https://wiki.cusu.edu.ua/api.php?action=feedcontributions&feedformat=atom&user=ENergyKos 2026-07-05T13:21:04Z Внесок користувача MediaWiki 1.23.2 https://wiki.cusu.edu.ua/index.php/%D0%A2%D0%B5%D1%85%D0%BD%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%B3%D1%96%D1%8F_Bluetooth 2013-01-14T08:34:26Z

<p>ENergyKos: /* Застосування */</p> <hr /> <div>= Вступ до теми Bluetooth =<br /> [[Файл:Bluetooth.png|thumb|Логотип Bluetooth]]<br /> Специфікація Bluetooth була розроблена групою Bluetooth Special Interest Group (Bluetooth SIG), яка була заснована 20 травня 1998 році. У неї увійшли компанії Ericsson, IBM, Intel, Toshiba і Nokia. Потім багато компаній, включаючи Microsoft, Lenovo і Motorola, вступили в неї як асоційовані члени. Будь-яка компанія, яка планує розробляти пристрої Bluetooth, може безкоштовно увійти в цю групу. У SIG вже складається близько 2000 компаній. Згодом Bluetooth SIG і IEEE досягли угоди, на основі якої специфікація Bluetooth стало частиною стандарту IEEE 802.15.1. Роботи із створення Bluetooth компанія Ericsson Mobile Communication почала в 1994 році. Спочатку ця технологія була пристосована під потреби системи FLYWAY у функціональному інтерфейсі між мандрівниками та системою.<br /> <br /> '''Назва Bluetooth''' (&quot;синій зуб&quot;) походить від прізвища середньовічного короля Данії Гаральда I Синєзубого (норв. Harald Blåtann). Гаральд вмів посадити за стіл переговорів ворогуючі партії, домовляючись з кожною партією окремо, тому назва Bluetooth стала відповідним ім'ям для технології, що дозволяє різним пристроям спілкуватися один з одним. Використовуючи перші літери імені короля (руни B та H) у комбінації, створено й логотип технології.<br /> <br /> На відміну від технології інфрачервоного зв'язку IrDA (Infrared Direct Access), що працює за принципом &quot;точка-точка&quot; в зоні прямої видимості, технологія Bluetooth розроблялася для роботи як за принципом &quot;точка-точка&quot;, так і в якості багатоточкового радіоканалу, керованого багаторівневим протоколом , схожим на протокол мобільного зв'язку GSM. Bluetooth стала конкурентом таких технологій, як IEEE 802.11, HomeRF і IrDA, хоча остання і не призначена для побудови локальних мереж, але є найпоширенішою технологією бездротового з'єднання комп'ютерів і периферійних пристроїв. <br /> <br /> ''Основне призначення Bluetooth'' - забезпечення економного (з точки зору споживаного струму) і дешевого радіозв'язку між різноманітними типами електронних пристроїв. Причому, велике значення приділяється компактності електронних компонентів, що дає можливість застосовувати Bluetooth у малогабаритних пристроях розміром з наручний годинник. Bluetooth забезпечує обмін інформацією між такими пристроями як кишенькові і звичайні персональні комп'ютери, мобільні телефони, ноутбуки, принтери, цифрові фотоапарати, мишки, клавіатури, джойстики, навушники, гарнітури на надійній та недорогій радіочастоті для ближнього зв'язку. Bluetooth дозволяє цим пристроям обмінюватись інформацією, коли вони знаходяться в радіусі від 10 до 100 метрів один від одного, навіть в різних приміщеннях. Дальність дуже сильно залежить від механічних та радіо перешкод.<br /> <br /> Технологія Bluetooth спеціально розроблена для забезпечення дешевою, стійкої, ефективної, високоємного зв'язку, для роботи з голосом і передачі даних, з наступними '''характеристиками:'''&lt;br/&gt;<br /> <br /> :1.Швидкість передачі / прийому 1 Мбіт / с, при використанні каналу з максимально можливою шириною смуги.&lt;br/&gt;<br /> :2.Швидкі перемикання частоти, щоб уникнути інтерференції.&lt;br/&gt;<br /> :3.Адаптивна вихідна потужність для мінімізації перешкод.&lt;br/&gt;<br /> :4.Короткі пакети даних для мінімізації потужності під час перешкод.&lt;br/&gt;<br /> :5.Швидке впізнання (підтвердження).&lt;br/&gt;<br /> :6.CVSD (Continuous Variable Slope Delta Modulation) голосове кодування, яке дає можливість роботи з високими частотами помилок по :бітам.&lt;br/&gt;<br /> :7.Гнучкі типи пакетів, які підтримують широкий спектр додатків.&lt;br/&gt;<br /> :8.Ненапружений &quot;бюджет зв'язку&quot;, що підтримує недорогу інтеграцію окремих елементарних сигналів.&lt;br/&gt;<br /> :9.Інтерфейс передачі / прийому, спеціально пристосований для мінімізації енергоспоживання.&lt;br/&gt;&lt;br/&gt;<br /> <br /> Ці властивості дають технології Bluetooth можливість забезпечувати надзвичайно гнучкий зв'язок з високими швидкостями передачі даних навіть за наявності серйозних перешкод. При завідомо хорошому прийомі в сприятливих умовах передачі сигналу, в міру посилення перешкод, падіння якості переданого сигналу буде залишатися мінімальним і поступовим, що дає можливість збереження стабільного зв'язку.<br /> <br /> Bluetooth має RF (Radio Frequency) специфікації для передачі голосу і даних на короткі відстані, &quot;точка-мультиточка&quot;.&lt;br/&gt;&lt;br/&gt;<br /> <br /> Радіус роботи пристроїв BT2 не перевищує 15 метрів, для BT1 до 100 м (клас А). Ці числа декларуються стандартом для прямої видимості, в реальності не варто чекати роботу на відстані більше 10-20 метрів. Такого дальнодії недостатньо для ефективного застосування атак на практиці. Тому, ще до детального опрацьовування алгоритмів атаки, на Defcon-2004 публіці була представлена антена-гвинтівка BlueSniper, розроблена Джонном Херінгтоном (John Herington). Пристрій підключається до портативного пристрою ноутбуку/КПК і має достатню спрямованість і потужність (ефективна робота до 1,5 км.)<br /> <br /> = Принцип дії Bluetooth =<br /> <br /> Радіозв'язок Bluetooth здійснюється в '''ISM''' діапазоні (англ. Industry, Science and Medicine - смуга промислового, наукового та медичного застосування), який використовується в різних побутових приладах і безпровідних мережах (вільний від ліцензування діапазон 2,4-2,4835 Ггц). Спектр сигналу формується по методу FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum псевдовипадкова перебудова робочої частоти). Метод FHSS простий в реалізації, забезпечує стійкість до широкосмугових перешкод, а устаткування коштує недорого.<br /> <br /> Згідно '''алгоритму FHSS''', в Bluetooth частота сигналу, що несе, стрибкоподібно міняється 1600 разів в секунду (всього виділяється 79 робочих частот шириною в 1 Мгц, а в Японії, Франції і Іспанії смуга вже 23 частотних каналу). Послідовність перемикання між частотами для кожного з'єднання є псевдовипадковою і відома тільки передавачу і приймачу, які кожні 625 мкс (один часовий слот) синхронно перебудовуються з однієї частоти, що несе, на іншу. Таким чином, якщо поряд працюють декілька пар приймач-передавач, то вони не заважають один одному. Цей алгоритм є також складовою частиною системи захисту конфіденційності передаваної інформації: перехід відбувається по псевдовипадковому алгоритму і визначається окремо для кожного з'єднання. При передачі цифрових даних і аудіосигналу (64 Кбіт/с в обох напрямах) використовуються різні схеми кодування: аудио-сигнал не повторюється (як правило), а цифрові дані у разі втрати пакету інформації будуть передані повторно. Без перешкодостійкого кодування це забезпечує передачу даних зі швидкостями 723,2 Кбіт/с із зворотним каналом 57,6 Кбіт/с, або 433,9 Кбіт/c в обох напрямах.<br /> <br /> Для '''повнодуплексної''' передачі використовується '''дуплексний''' режим з тимчасовим розділенням (TDD). Підтримується ''ізохронна'' і ''асинхронна'' передача даних і забезпечується проста інтеграція з TCP / IP. Енергоспоживання пристроїв Bluetooth має бути в межах 0.1 Вт. Кожен пристрій має унікальну 48-бітову мережеву адресу, сумісний з форматом стандарту локальних мереж IEEE 802.<br /> <br /> = Специфікації Bluetooth =<br /> <br /> == Bluetooth 1.0 ==<br /> <br /> Пристрої версій 1.0 (1998) і 1.0B мали погану сумісність між продуктами різних виробників. У 1.0 і 1.0B була обов'язковою передача адреси пристрою (BD_ADDR) на етапі встановлення зв'язку, що робило неможливою реалізацію анонімності з'єднання на протокольному рівні і було основним недоліком даної специфікації.<br /> <br /> == Bluetooth 1.1 ==<br /> <br /> У Bluetooth 1.1 було виправлено безліч помилок, знайдених в 1.0B, ''додана підтримка для нешифрованих каналів, індикація рівня потужності сигналу'', що приймається (RSSI).<br /> <br /> == Bluetooth 1.2 ==<br /> <br /> У версії 1.2 була додана технологія адаптивної перебудови робочої частоти (AFH), що поліпшило опірність до електромагнітної інтерференції (перешкод) шляхом використання рознесених частот в послідовності перебудови. Також збільшилася швидкість передачі і додалася технологія eSCO, яка покращувала якість передачі голосу шляхом повторення пошкоджених пакетів. У HCI додалася підтримка трьох-провідного інтерфейсу UART.<br /> <br /> Головні поліпшення включають наступне:<br /> <br /> •Швидке підключення і виявлення.<br /> •Адаптивна перебудова частоти з розширеним спектром (AFH), яка підвищує стійкість до радіоперешкод.<br /> •Вищі, ніж у 1.1, швидкості передачі даних, практично до 721 кбіт / с.<br /> •Розширені Синхронні Підключення (eSCO), які покращують якість передачі голосу в аудіопотоку, дозволяючи повторну передачу пошкоджених пакетів, і при необхідності можуть збільшити затримку аудіо, щоб надати кращу підтримку для паралельної передачі даних.<br /> •В Host Controller Interface (HCI) додана підтримка трипровідною інтерфейсу UART.<br /> •Затверджено як стандарт IEEE Standard 802.15.1-2005.<br /> Введені режими управління потоком даних (Flow Control) і повторної передачі (Retransmission Modes) для L2CAP.<br /> <br /> == Bluetooth 2.0 + EDR ==<br /> <br /> Bluetooth версії 2.0 був випущений 10 листопада 2004 Має зворотну сумісність з попередніми версіями 1.x. Основним нововведенням стала підтримка Enhanced Data Rate (EDR) для прискорення передачі даних. Номінальна швидкість EDR близько 3 Мбіт / с, проте на практиці це дозволило підвищити швидкість передачі даних тільки до 2,1 Мбіт / с. Додаткова продуктивність досягається за допомогою різних радіо технологій для передачі даних.<br /> <br /> Стандартна (базова) швидкість передачі даних використовує GFSK-модуляцію радіосигналу при швидкості передачі в 1 Мбіт / с. EDR використовує поєднання модуляцій GFSK і PSK з двома варіантами, π/4-DQPSK і 8DPSK. Вони мають великі швидкості передачі даних по повітрю — 2 і 3 Мбіт / с відповідно.<br /> <br /> Bluetooth SIG видала специфікацію як «Технологія Bluetooth 2.0 + EDR», яка передбачає, що EDR є додатковою функцією. Крім EDR є й інші незначні удосконалення до 2.0 специфікації, і продукти можуть відповідати «Технології Bluetooth 2.0», не підтримуючи вищу швидкість передачі даних. Принаймні одне комерційне пристрій, HTC TyTN Pocket PC, використовує «Bluetooth 2.0 без EDR» у своїх технічних специфікаціях.<br /> <br /> Згідно з 2.0 + EDR специфікацією, EDR забезпечує наступні переваги:<br /> <br /> •Збільшення швидкості передачі в 3 рази (2,1 Мбіт / с) в деяких випадках.<br /> •Зменшення складності декількох одночасних підключень через додаткової смуги пропускання.<br /> •Нижче споживання енергії завдяки зменшенню навантаження.<br /> <br /> == Bluetooth 2.1 ==<br /> <br /> У Bluetooth версії 2.1 (2007) додана ''технологія розширеного запиту характеристик пристрою'' (для додаткової фільтрації списку при спряжуванні), ''енергозберігаюча технологія'' (Sniff Subrating), яка дозволяє збільшити тривалість роботи пристрою від одного заряду акумулятора в 3-10 разів. Крім того оновлена специфікація істотно спрощує і прискорює встановлення зв'язку між двома пристроями, дозволяє проводити оновлення ключа шифрування без розриву з'єднання, а також робить вказані з'єднання захищенішими, завдяки використанню технології Near Field Communication.<br /> <br /> == Bluetooth 3.0 ==<br /> <br /> Робоча група з розробки стандарту бездротової передачі даних Bluetooth, 21 квітня 2009 випускає специфікацію Bluetooth 3.0. Модулі з підтримкою нової специфікації поєднуватимуть в собі дві радіосистеми. Перша, з низьким енергоспоживанням, забезпечує передачу даних на звичайній для другої версії Bluetooth швидкості в три мегабіти в секунду. Інша, високошвидкісна і сумісна із ''стандартом 802.11'', забезпечує швидкості, порівнянні із швидкістю мереж '''Wi-Fi'''. Варто відзначити, що Bluetooth 3.0 використовує стандарт 802.11 без суфікса, тобто формально не сумісний з такими специфікаціями Wi-Fi, як 802.11b/g або 802.11n. 802.11 — загальніший стандарт. Використання тієї або іншої радіосистеми залежить від розміру передаваного файлу. Невеликі файли передаватимуться по повільному каналу, а великі — по високошвидкісному. Після закінчення передачі модуль повернеться в режим зниженого енергоспоживання. Крім того, в Bluetooth 3.0 з'явиться можливість під назвою ''&quot;розширений контроль живлення&quot;'' (Enhanced Power Control). Вона дозволяє уникнути розриву з'єднання, якщо пристрій поклали в сумку або в кишеню.<br /> <br /> == Bluetooth 4.0 ==<br /> <br /> В грудні 2009 консорціум Bluetooth SIG анонсував ''стандарт Bluetooth 4.0 для електронних датчиків''. Новий стандарт ''призначений для передачі коротких пакетів'' даних обсягом по 8-27 байт зі швидкістю 1 Мбіт/с. Для порівняння, Bluetooth 3.0, розробка якого була завершена в квітні 2008, дозволяє передавати дані зі швидкістю до 24 Мбіт/с, але і призначений він для іншої сфери застосування. <br /> <br /> '''Bluetooth 4.0 планується використовувати''' в мініатюрних сенсорах, що розміщуються на тілі пацієнтів, в спортивного взуття, тренажерах тощо. Сенсори на базі нового стандарту зможуть передавати різну інформацію з навколишнього світу — температуру, тиск, вологість, швидкість пересування і так далі - на різні пристрої контролю, включаючи мобільні телефони. За словами представників консорціуму, окремий стандарт був розроблений у зв'язку з тим, що Bluetooth 3.0 і більш ранні версії не в змозі забезпечити необхідний низький рівень енергоспоживання. <br /> <br /> Перший чіп з одночасною підтримкою Bluetooth 4.0 і 3.0 випустив ST-Ericsson.<br /> <br /> = Означення по темі технологія Bluetooth =<br /> <br /> • '''Піконет''' - &quot;пікомережа&quot;:<br /> набір пристроїв, з'єднаних через технологію Bluetooth спеціальним способом. Піконет починається з двох з'єднаних пристроїв, таких як портативний ПК і стільниковий телефон, і може розростатися до восьми з'єднаних пристроїв ось чому потрібний адресний простір обмежений 3 бітами). Всі пристрої Bluetooth є одноранговими пристроями і мають ідентичну реалізацію. Однак при установці піконет один пристрій буде діяти як майстер для цілей синхронізації, а інший (і) - як слейв (и) для підтримки піконет-з'єднання.<br /> <br /> • '''Scatternet''' - &quot;мережа розкиду&quot;: Дві або більше незалежних і несинхронізованих мережі піконет, взаємодіючих між собою. Як показано на, пристрій-слейв, так само, як і пристрій-майстер в одній мережі піконет можуть встановлювати таке з'єднання, стаючи слейвом в іншій мережі піконет.<br /> <br /> • '''Пристрій майстер:''' пристрій у піконет, в якому генерація синхронизирующих імпульсів і послідовність стрибків використовуються для синхронізації всіх інших пристроїв у піконет.<br /> <br /> • '''Пристрій слейв:''' всі пристрої в піконет, які не є майстром (до 7 активних пристроїв на кожен пристрій майстер).<br /> <br /> • '''MAC-адреса:''' 3-бітний Media Access Control адреса, що використовується для розрізнення пристроїв, включених у піконет.<br /> <br /> • '''Парковані пристрої:''' пристрою в піконет, які синхронізовані, але не мають MAC-адрес.<br /> <br /> • '''Sniff Mode''' і '''Hold Mode:''' пристрої, синхронізовані в піконет і мають тимчасово введені режими збереження енергії, в яких активність пристроїв знижена.<br /> <br /> • '''Ad-hoc network''' (спеціальна мережа) - просто мережа, в якій взаємодії встановлюються між комплексними станціями в даній області покриття без використання точки доступу або сервера.<br /> <br /> • '''Link Manager Protocol''' - повідомлення LMP використовуються для налаштування зв'язку, безпеки та управління.&lt;br/&gt;&lt;br/&gt;<br /> <br /> ::'''Користувацькі моделі'''<br /> <br /> Користувацькі моделі описують, яким чином можна використовувати пристрої Bluetooth. У кожній моделі існує один або більше відповідних профілів, які визначають рівні протоколів і функції, які повинні бути використані. ''Наведений нижче опис - не детальний, і ці відомості не можна вважати повними.'' <br /> <br /> :''Internet Bridge''<br /> <br /> Користувацька модель Internet Bridge описує, яким чином мобільний телефон або бездротовий модем забезпечує dial-up з'єднання персонального комп'ютера без необхідності фізичного з'єднання з ПК. Цей сценарій з'єднання вимагає використання мережі протоколів, що складається з двох частин - одна для команд AT, для управління процесом передачі необхідних даних з мобільного телефону та інших пристроїв.<br /> <br /> :''Three-in-One Phone''<br /> <br /> Користувацька модель Three-in-One Phone описує, яким чином телефонний апарат може приєднуватися до трьох різних провайдерів мобільних послуг. Телефон може працювати як при бездротовому телефонному з'єднанні з громадською комутованій телефонною мережею в домашніх умовах, що оплачується за фіксованою таксою оператора телефонного зв'язку. Цей сценарій включає здійснення дзвінків через голосову базову станцію і прямих дзвінків між двома терміналами через базову станцію. За іншим сценарієм телефон може приєднуватися безпосередньо до інших телефонів, працюючи як &quot;walkie-talkie&quot; або як деяке розширення телефону - для такого способу ніякої додаткової оплати не потрібно. Нарешті, модель Three-in-One Phone може працювати як стільниковий телефон, приєднуючись до стільникової інфраструктурі. Бездротовий сценарій і сценарій двостороннього зв'язку використовують одну і ту ж мережу протоколів.<br /> <br /> :''Ultimate Headset''<br /> <br /> Користувацька модель Ultimate Headset визначається як бездротова трубка, обладнана Bluetooth. Ця модель може працювати в умовах віддаленого вхідного і вихідного аудіо-інтерфейсу пристрою. Цим пристроєм може бути мобільний телефон або ПК для аудіо-входу або виходу. Як і у випадку користувальницької моделі Internet Bridge, дана модель вимагає набору протоколів, що складається з двох частин, одна для команд AT, щоб керувати передачею необхідних даних, наприклад мовлення, з мобільного телефону та іншого пристрою. Команди AT контролюють телефони стосовно, наприклад, до процесу відповіді і до переривання дзвінків.<br /> <br /> :''LAN Access''<br /> <br /> Користувацька модель LAN Access схожа на користувальницьку модель Internet Bridge. Різниця полягає в тому, що призначена для користувача модель LAN Access не використовує протоколи для команд AT. Дана користувача модель описує, яким чином термінали введення даних використовують місце доступу LAN в якості бездротового з'єднання з локальною мережею. При встановленні з'єднанням термінали введення даних працюють, як якщо б це вони були приєднані до LAN через з'єднання dial-up.<br /> <br /> :''File Transfer''<br /> <br /> Користувацька модель File Transfer пропонує можливість передачі даних з одного пристрою Bluetooth на інше. У даній користувальницької моделі підтримуються файли, цілі папки, директорії і різноформатні потоки даних. Дана модель також пропонує можливість перегляду вмісту папок на віддаленому пристрої. Більш того, в даній користувальницької моделі підтримуються операції обміну, наприклад, візитними картками з використанням формату vCard. Модель File Transfer базується на GOEP.<br /> <br /> :''Synchronisation''<br /> <br /> Користувацька модель Synchronisation забезпечує можливості для автоматичної синхронізації між, наприклад, настільним ПК, портативним ПК, мобільним телефоном та ноутбуком. Дана користувача модель дозволяє проводити передачу візитних карток, списку завдань, записів з щоденника і т.д., і працювати далі з цією інформацією за допомогою комп'ютера, стільникового телефону і КПК, використовуючи звичайні протоколи і формати.<br /> <br /> = Короткий огляд стека протоколу =<br /> <br /> &lt;center&gt;[[Файл:Schema2.JPG]]&lt;/center&gt;<br /> <br /> Малюнок 1. Стек протоколу технології Bluetooth<br /> <br /> На малюнку показано, що стек протоколу складається з рівня радіо в основі, яке формує фізичний інтерфейс з'єднання. Рівень протоколу зв'язку baseband і Link Manager Protocol (LMP) встановлюють і контролюють з'єднання між пристроями Bluetooth. Ці три рівні підстави здійснені в обладнанні / програмному забезпеченні. Рівень Host Controller потрібно, щоб з'єднати за допомогою інтерфейсу Bluetooth з верхнім протоколом-L2CAP (Logical Link Control і Adaptation Protocol). Провідний контролер потрібно тільки тоді, коли L2CAP постійно знаходиться в програмному забезпеченні в хості. Якщо L2CAP is також на модулі Bluetooth цей рівень не потрібно, тому що L2CAP може безпосередньо зв'язуватися з LMP і baseband. Програми постійно знаходяться вище L2CAP. Наступні підрозділи дають короткий опис кожного рівня.<br /> <br /> '''Рівень зв'язку'''<br /> <br /> Зв'язок працює у вільному ISM діапазоні смузі близько 2.4GHz і використовує поширення спектру. Цей діапазон простирається від 2400 до 2483.5 МГЦ в більшості країн, і цілий діапазон використовується для оптимізації поширення спектру. Однак для деяких країн з меншим ISM діапазоном також використовується нижня шкала. Для поширення спектру використовується техніка frequency hopping (FH). Оскільки в цьому діапазоні можуть існувати і здійснювати втручання багаторазові нескоординовані мережі, використовуються швидкі FH і короткі передачі даних, оскільки відсоток помилки може бути високим, особливо з-за сильного втручання від мікрохвильових печей, які працюють у цій частоті. CVSD-кодування адаптоване під голосові передачі, які можуть викликати високий відсоток помилок. Додатково, заголовки пакетів захищені спеціальною схемою корекції помилок для додання стійкості проти збоїв.<br /> <br /> Переходи по частоті фіксуються на 2402 k МГц, де k = 0,1 ,..., 78. омінальная частота переходу - 1600 стрибків в секунду.<br /> <br /> '''Baseband'''<br /> <br /> Baseband - рівень протоколу, контролюючий зв'язок. Baseband контролює послідовності перельоту частоти і дбає про кодування рівня для безпечних з'єднань. Можуть бути встановлені два типи з'єднань:<br /> <br /> :SCO: Синхронне орієнтоване з'єднання. Ці сполуки передбачаються для передачі синхронних даних типу голос.<br /> <br /> :ACL: Асинхронне з'єднання. Такі з'єднання можуть використовуватися для додатків передачі даних, які не вимагають синхронного зв'язку.<br /> <br /> Baseband забезпечує функціональні можливості, необхідні для пристроїв, щоб синхронізувати їх годинник і встановлювати з'єднання. Також забезпечуються процедури запиту для виявлення адреси пристроїв, що знаходяться поблизу. Виправлення помилки для пакетів забезпечується в залежності від типу пакета. Різні типи пакету визначені для деяких загальних додатків, які відрізняються за їх місткості даних і накладних витрат по виправленню помилки. П'ять різних типів каналу забезпечуються для інформації контролю, інформацією управління з'єднанням, синхронними і асинхронними даними. Визначено функції, необхідні для генерації клавіш кодування і клавіш з'єднання. Більш детальний опис деяких з операцій baseband, пов'язаних з встановленням з'єднання, є в розділі.<br /> <br /> '''Протокол Менеджера зв'язку'''<br /> <br /> Основні функції LMP можна класифікувати <br /> :1. Управління мережею [[Використовувані означення|Piconet]]<br /> :2. Конфігурація сполук<br /> :3. Функції безпеки<br /> <br /> <br /> Рiconet є групою пристроїв, пов'язаних із загальним каналом, який ідентифікований з його унікальною послідовністю &quot;перельоту&quot;.<br /> <br /> Фундаментальні &quot;будівельні блоки&quot; топографії Bluetooth - це пристрої майстер і слейв, де пристрій майстер в піконет забезпечує генерацію синхронизирующих імпульсів і послідовність стрибків для синхронізації всіх інших пристроїв у піконет. Один з пристроїв, зазвичай той, який першим здійснив підключення, називається &quot;master&quot;. До master `у може бути активно приєднано до семи пристроїв і набагато більше може бути підключено в стані&quot; parked &quot;(низького енергоспоживання). Пристрої в мережі piconet можуть з'єднуватися один з одним за допомогою SCO або ACL. Канал управляється master `ом, за допомогою Lin Manager в кожному пристрої. Будь-які два або більше пристроїв для з'єднання повинні встановити між собою мережу piconet. У той же час кожен пристрій може одночасно належати декількох мереж. (Мал.2). Майстер також нумерує канали зв'язку. Майстер визначає шаблон, на якому будуть працювати всі слейв-пристрої його мережі піконет, і синхронізує її роботу.<br /> <br /> Стандарт Bluetooth має з'єднання незалежних і навіть не синхронізованих між собою піконет (до 10) в мережу scatternet. Для цього кожна пара пікомережі повинна мати як мінімум однин загальний пристрій, який буде майстром в одній і слейвом в іншій. Таким чином, в межах окремої scatternet з інтерфейсом Bluetooth може бути одночасно пов'язано максимум 71 пристрій, проте ніхто не обмежує застосування пристроїв-гейтів, які використовують той же інтернет для більш далекого зв'язку.<br /> <br /> <br /> &lt;center&gt;[[Файл:Schema3.JPG]]&lt;/center&gt;<br /> <br /> Малюнок 2: [[Використовувані означення|Piconet]] і [[Використовувані означення|Scatternet]].&lt;br&gt;<br /> a) piconet між двома пристроями (або один майстер і один слейв)&lt;br&gt;<br /> b) piconet між кількома пристроями (мультислейв до 7 &quot;слейвів&quot; з одним майстром)&lt;br&gt;<br /> c) scatternet, комбінація мереж piconet (може з'єднувати до 10 піконет).&lt;br&gt;<br /> <br /> LMP забезпечує функціональність приєднаний / від'єднаних пристроїв &quot;slave&quot;, обмін функціями між пристроями master і slave та з'єднання ACL / SCO. LMP також обробляє пристрої в режимах низького енергоспоживання, hold, sniff і park, створених для збереження енергії, якщо пристрої не мають даних для передачі.<br /> <br /> Завдання конфігурації з'єднання включають в себе параметри установки з'єднання, якість сервісу і контроль потужності, якщо це підтримується пристроєм. LMP також забезпечує ідентифікацію пристроїв, які будуть з'єднані, і управління клавішами з'єднання.<br /> <br /> '''Логічний контроль зв'язку і Адаптаційний протокол'''<br /> <br /> Це протокол, з яким взаємодіє більшість додатків, якщо ведучий контролер не використовується. Основні функції L2CAP:<br /> <br /> '''Мультіорганізація'''<br /> Протокол повинен дозволяти декільком додаткам одночасно використовувати з'єднання між двома пристроями.<br /> <br /> '''Сегментація і Повторне об'єднання'''<br /> <br /> Протокол повинен зменшити розмір пакетів, забезпечених додатками до розміру пакетів, прийнятих рівнем baseband. Сам L2CAP приймає розміри пакету до 64Кб, але пакети baseband можуть приймати до 2745 bits. Для отриманих пакетів повинна бути виконана зворотна процедура об'єднання сегментованих пакетів в належному порядку.<br /> <br /> '''Якість обслуговування'''<br /> <br /> L2CAP дозволяє додаткам вимагати QoS на деяких параметрах, типу пікової пропускної здатності, часу очікування та зміни затримки.<br /> <br /> В основному, L2CAP забезпечує функції мережевого рівня до додатків і більш високим протоколів.<br /> <br /> '''Інтерфейс головного контролера'''<br /> <br /> Основна структура, що показує, як рівні головного контролера розташовані всередині стека протоколу, зображена на Мал.3.<br /> <br /> &lt;center&gt;[[Файл:Schema4.JPG]]&lt;/center&gt;<br /> <br /> Малюнок 3: Провідний контролер в стеку протоколу.<br /> <br /> Для більшості пристроїв модуль підтримки Bluetooth може бути додано в якості плати розширення, наприклад, для ПК або ноутбука апаратні засоби Bluetooth можуть бути додані як PCI-карта або USB-адаптер. Апаратні модулі звичайно здійснюють більш низькі радіо рівні, baseband і LMP. Тоді дані, які будуть надіслані LMP і baseband, йдуть з фізичної шині, наприклад, USB. Драйвер для цієї шини потрібно на хості, яким є PC, і на апаратній карті Bluetooth потрібно &quot;інтерфейс контролера хоста&quot;, щоб прийняти дані з фізичної шині. Таким чином, потрібні такі додаткові рівні:<br /> <br /> '''HCI драйвер'''<br /> <br /> Це драйвер для інтерфейсу головного контролера хоста, вище фізичної шини, форматує дані, які будуть прийняті контролером хоста на апаратних засобах Bluetooth.<br /> <br /> '''Інтерфейс головного контролера'''<br /> <br /> Розміщується на апаратних засобах Bluetooth і підтримує зв'язок поверх фізичної шини.<br /> <br /> '''Рівень програми'''<br /> <br /> До L2CAP можна звертатися безпосередньо додатками або через протоколи підтримки подібно RFCOMM, TCS і SDP, згаданим раніше. Додатки можуть використовувати інші протоколи типу TCP-IP або WAP. Додатки можуть самостійно запускати протоколи, наприклад, PPP (Протокол &quot;точка-точка&quot;), FTP (протокол передачі файлів) або інші певні протоколи, як буде потрібно додатком. Програма може використовувати SDP, для перевірки, які потрібні сервісні можливості пристроїв, доступних в зоні дії. Багато моделей використання були запропоновані виробниками. Деякі з них:<br /> <br /> :1. Три в одному: окрема телефонна трубка працює як селекторна зв'язок в офісі (ніякої плати за користування телефоном), Всякий раз можна використовувати будь-який з цих трьох режимів - як селекторний зв'язок, як PSTN і як мобільний телефон.&lt;br&gt;<br /> :2. &quot;Портфельна хитрість&quot;: RF-зв'язок не потребує прямої видимості між пристроями. Значить, мобільний телефон може під'єднатися до ноутбука навіть тоді, коли той перебуває в портфелі, і використовувати доступ до його можливостей, наприклад, до електронної пошти.&lt;br&gt;<br /> :3. Автоматичний Синхронізатор: забезпечення бездротового зв'язку між PDA користувача, портативної ЕОМ і мобільним дозволить додаткам автоматично оновлювати та синхронізувати органайзер та інші дані, якщо модифікації зроблені на одному пристрої.&lt;br&gt;<br /> :4. Бездротові навушники (гарнітури): Вони дозволяють доступ до мобільних пристроїв користувача і навіть до аудіо, в той час як пристрої знаходяться в кишені користувача. Таким чином, буде можлива операція hands-free.&lt;br&gt;<br /> :5. Автомобільні комплекти: пристрої hands-free дозволяють водіям користуватися телефоном без відриву від управління автомобілем.&lt;br&gt;<br /> <br /> Крім цього, було запропоновано велику різноманітність інших програм у домашньої автоматизації, обмін даними на нарадах без використання додаткового обладнання, керуючих пристроями через бездротове портативний пристрій при прогулянках, пропозиції системи захисту, мережеві доступи в громадських місцях, деякі з яких успішно демонструвалися на виставках або вже продаються.<br /> <br /> <br /> &lt;center&gt;[[Файл:Mal_1.jpg]]&lt;/center&gt;<br /> <br /> Малюнок 4. Огляд протоколів технології Bluetooth<br /> <br /> На малюнку представлений огляд протоколів, що використовуються і підтримуваних Bluetooth, і показано, яким чином вони взаємодіють між собою. Як завжди на такого роду схемах, протоколи зображені відповідно до їх приблизної ієрархії, причому &quot;вищі&quot; протоколи розташовані вгорі. У контексті обміну даними з цієї ієрархічності можна зробити 2 висновки: <br /> <br /> 1.Більш високі протоколи залежить від більш низьких в плані свого існування. Але більш низькі протоколи можуть працювати і без більш високих, або підтримувати інші протоколи на більш високих рівнях. <br /> <br /> 2.Більш високі протоколи зазвичай &quot;ближче&quot; користувачеві, оскільки вони забезпечують людино-орієнтовані сервіси. <br /> <br /> Ці протоколи можуть бути розділені на 4 категорії: <br /> <br /> 1. основні протоколи&lt;br&gt;<br /> 2. протокол заміни кабелю&lt;br&gt;<br /> 3. керуючий протокол телефонії&lt;br&gt;<br /> 4. отримані протоколи.&lt;br&gt;<br /> <br /> Техніка для комунікацій дальньої дії на основі Bluetooth Хоча технологія Bluetooth мається на увазі для комунікацій на близькі відстані, дистанцію взаємодії пристроїв, як уже згадувалося, можна розширити до 100 метрів. Беручи до уваги рівні стійкості до фонового шуму (при чутливості приймача -70 dBm), необхідна вихідна потужність від всеспрямованого передавача 100 mW. Ця передавальна потужність класифікується як &quot;Class 1&quot;, і специфікується в розділі &quot;Радіоспеціфікаціі&quot; у збірнику специфікацій Bluetooth, ver. 1.0, ref. 2. Ця специфікація означає, що передавач має ефективний регулятор для зменшення перешкод. <br /> <br /> &lt;center&gt;[[Файл:Mal_2.jpg]]&lt;/center&gt;<br /> <br /> Малюнок 5. Прийомопередавач Bluetooth<br /> <br /> Як можна бачити на малюнку, в RF-частини прийомопередавача Bluetooth є: <br /> <br /> 1.полоса пропускання, яка видаляє всі частоти поза діапазону в 1 Мгц, який використовується в цей момент як для передачі, так і для прийому&lt;br&gt;<br /> 2. Перемикач передачі-прийому, який з'єднує підсилювач потужності з антеною під час передачі, а також LNA з антеною під час прийому&lt;br&gt;<br /> 3.LNA, або Low-Noise Amplification - малошумне посилення.&lt;br&gt;<br /> <br /> Специфікація накладає деякі обмеження на роботу RF-частини. Джерело живлення повинно давати від 2.7 до 5 вольт, і повинно працювати при температурах від -20 до +60 C, а його ефективність повинна становити принаймні 30% при 140 мА. Вихідна потужність повинна також відключатися під час прийому. Один з продуктів, що відповідає цим вимогам, називається &quot;MAX2240&quot;. Два цифрових керуючих біта використовуються для установки VGA (Variable Gain Amplification) на 4 окремих рівня, результатом чого є 4 окремих рівня вихідної потужності.<br /> <br /> = Установка з'єднання в Bluetooth =<br /> <br /> Цей розділ описує основні процедури, які повинні бути виконані пристроями Bluetooth, щоб встановити між ними з'єднання. Розгляньте наступний сценарій: чоловік гуляє з готелю і хоче скористатися своєю електронною поштою за допомогою пристрою Bluetooth, яким може бути ноутбук або PDA. Що він мав би зробити? Він натиснув би на меню або піктограму поштової програми. Пристрій автоматично виконав б наступні кроки (крім кроку реєстрації, актуального в разі, якщо пристрій вперше використовується в цьому середовищі):<br /> <br /> :1. ''Запит:'' пристрій при вступі в нове середовище автоматично ініціалізувати б запит, щоб з'ясувати, які пристрої є доступними в межах його радіуса дії. Це приведе до наступного:&lt;br&gt;<br /> ::а) Всі доступні прилеглі пристрої дадуть відповідь.<br /> ::б) Пристрій вибирає одне з відповіли пристроїв.<br /> <br /> :2. ''Пейджинг'': пристрій викличе baseband-процедуру, звану пейджинг. У результаті відбувається синхронізація пристрою з пунктом доступу, серед інших необхідних ініціалізації.&lt;br&gt;<br /> :3. ''Встановлення з'єднання'': LMP встановить з'єднання з точкою доступу. Оскільки додаток в цьому випадку поштове (email), буде використовуватися ACL з'єднання.<br /> <br /> Далі будуть виконуватися нижченаведені дії по встановленню.<br /> <br /> :4. ''Сервіс'': LMP буде використовувати протокол SDP для встановлення, який сервіс є доступним, зокрема, поштовий сервіс, або потрібно звернеться до іншого хосту. Припустимо, що сервіс є доступним, інакше програма не може далі діяти. Інформація щодо інших сервісних послуг може бути також представлена користувачеві.&lt;br&gt;<br /> :5. ''Канал L2CAP'': На основі інформації, отриманої від SDP, пристрій створить канал L2CAP до пункту доступу. Він може використовуватися безпосередньо додатком або іншим протоколом, наприклад, RFCOMM.&lt;br&gt;<br /> :6. ''Канал RFCOMM'': В залежності від потреби поштового програми RFCOMM або інший канал (у випадку інших додатків) буде створено згідно з L2CAP каналу. Ця можливість дозволяє використовувати додатки, розроблені для послідовних портів, щоб працювати без модифікації по Bluetooth-платформ.&lt;br&gt;<br /> :7. ''Безпека'': Якщо пункт доступу обмежує доступ понад певної кількості користувачів або пропонує безпечне з'єднання режиму людям, які зареєструвалися раніше, тоді пункт доступу пошле запит безпеки при встановленні з'єднання. Користувач повинен знати правильний PIN-код для доступу до сервісу. Зверніть увагу, що PIN-код не передається по бездротовому каналу, використовується інший код, що згенерував з нього, тому PIN-код досить складно підібрати. При використанні безпечного режиму буде вироблено кодування передачі.&lt;br&gt;<br /> :8. ''PPP'': Оскільки PPP-з'єднання використовується з послідовного модему як при dial-up, те ж саме додаток зможе тепер запустити PPP через RFCOMM (через емульованого послідовний порт). Ця з'єднання дозволить користувачеві отримати доступ до його поштової скриньки тощо.&lt;br&gt;<br /> :9. ''Мережеві протоколи'': Мережеві протоколи типу TCP / IP, IPX, Appletalk можуть одержувати і передавати дані по каналу без труднощів.<br /> <br /> В описаних вище процедурах для користувача взаємодія потрібна тільки при використанні логіна для входу в систему для електронної пошти і для додаткового захисту, яка буде здійснена. Решта кроки автоматичні. Вищезазначені процедури описані докладно, щоб продемонструвати процес встановлення підключення. Пояснення вищезазначених процедур потребує короткого опису пристрою годин на Bluetooth.<br /> <br /> '''Годинник''': Кожен Bluetooth модуль має вбудовану систему часу, яка визначає час і частотні передачі. Годинники Bluetooth є вільно йдуть часасмі, які ніколи не коригуються і ніколи не вимикаються. Для синхронізації з іншими модулями використовуються тільки зміщення (величина, на яку відрізняється час в інших модулях в порівнянні з &quot;рідними&quot; годинником), накладене на &quot;рідні&quot; годинник, - тимчасові годинник Bluetooth, які взаємно синхронізовані. Годинники Bluetooth не мають ніякого відношення до часу доби. Годинники Bluetooth дуже важливі для трансівера Bluetooth через синхронізації безлічі важливих подій, без яких неможлива зв'язок. Одиниця часу - принаймні половина TX або RX довжини слота, або 312.5 мікросекунд. Годинники мають денний цикл. Якщо годинник обладнані лічильником, 28-бітний лічильник вимагає обороти близько 228 1. LSB відраховує кванти по 312.5 мікросекунд, задаючи тактову частоту 3.2 КГц.<br /> <br /> Синхронізація і частота на каналі piconet визначені Bluetooth-годинами &quot;майстра&quot;. Коли мережа piconet сформувалася, відлік годин &quot;майстри&quot; передається на підпорядковані пристрої. Вони зберігають необхідне значення зміщення, яке потрібно використовувати при з'єднанні з даними &quot;майстром&quot; і використовуються для синхронізації каналу. Оскільки власні тимчасові координати (години) не змінюються, то можливо використовувати різні зміщення для реєстрації в різних мережах piconet.<br /> <br /> Мінімальна необхідна точність годин -/-20 ppm в активному режимі, і/-250ppm в режимі малої активності, наприклад, Hold, Sniff, Standby і Park.<br /> <br /> :'''Запит та пейджинг'''<br /> <br /> Це початкові кроки в процесі встановлення з'єднання.<br /> <br /> Пристрій знаходиться в режимі Standby за замовчуванням. У цьому стані йдуть тільки рідні годинник і споживана потужність дуже низька. Можна вийти з цього режиму і увійти в режими [[Запит (Inquiry)]], [[Перегляд / сканування запиту (Inquiry Scan)]], [[Відповідь на запит (Inquiry Response)]], [[Пейджинг (Page)]] або [[Перегляд / сканування пейджинга (Page Scan)]], [[Відповідь пейджинга]].<br /> <br /> <br /> :'''Встановлення зв'язку'''<br /> <br /> Як тільки пристрій буде перебувати в стані зв'язку, LMP може починати встановлювати з'єднання. З'єднання L2CAP базуються на концепції каналів, які визначаються ідентифікаторами каналу, аналогічними сокетами в TCP / IP. Канал, відмінний від каналу piconet, ідентифікується адресою пристрою, з яким створено двосторонню з'єднання, і ідентифікатором каналу. Основні кроки в установці з'єднання в підсумку виглядають так:<br /> <br /> :1. Пакети POLL і відповідь використовуються для передачі інформації конфігурації без взаємодії хоста.&lt;br&gt;<br /> :2. Відправляється пакет LMP_host_connect_request.&lt;br&gt;<br /> :3. Віддалене пристрій відповідає LMP_NOT_ACCEPTED, якщо додаток, запитувана першим пристроєм, не хоче або не може відповісти. Інакше надсилається відповідь LMP_ACCEPTED.&lt;br&gt;<br /> :4. Відповідає пристрій може запитати про відключення ролі, якщо це буде потрібно з деяких причин. Перший пристрій відповідає відповідним пакетом для прийняття або не прийняття запиту.<br /> <br /> З'єднання встановлено на рівні Link Manager.<br /> <br /> Додаток може не бути поінформоване про те, які послуги є доступними, і буде використовувати SDP, щоб це виявити.<br /> <br /> :'''SDP'''<br /> <br /> Зміни середовища Bluetooth відбуваються часто, отже, доступні послуги повинні бути виявлені в полі зору. SDP забезпечує кошти програми для виявлення, які сервіси є доступними, і їх характеристики, як описано в основних специфікаціях.<br /> Пристрій Bluetooth, послуги якого повинні бути виявлені, запускає SDP сервер. Для виявлення послуг інших пристроїв запускає SDP клієнта. Один клієнт може запущено для кожної програми, але один пристрій може запустити тільки один сервер SDP. Сервер SDP обслуговує сервісну запис кожної служби, що дозволяє пристрою виявлятися. Клієнт надсилає запит на сервер. Запит може бути пошуком специфічного класу сервісних послуг або переглядом всіх класів доступних сервісів. Сервер дає відповідний відповідь. Якщо пристрій сервера має тільки декілька сервісів, вони не можуть бути розділені на класи та сервісні опису не відправляються пристрою. В іншому варіанті опису класу відправляються і клієнт може продовжувати вивчати деталі в межах класу. SDP тільки дозволяє сервісів бути виявленими. Доступ повинен бути через інші протоколи, засновані на L2CAP. L2CAP з'єднання Інформація, отримана через LMP з'єднання і через SDP, буде використовуватися L2CAP, щоб встановити канал для програми. L2CAP встановлює лише зв'язку ACL з'єднання.<br /> З'єднання L2CAP базуються на концепції каналів, які визначаються ідентифікаторами каналу, аналогічними роз'ємів в IP TCP. Канал, відмінний від каналу piconet, ідентифікується адресою пристрою, до якого створено з'єднання, і ідентифікатором каналу. Кожен канал приймається до заповнення дуплексу, з QoS специфікацією в кожному напрямку. Канал може бути двухточечной або багатоточковий. L2CAP встановлює з'єднання, коли на нього додатком виражений запит і з'єднання на потрібний пристрій ще не було встановлено. Запити від нижніх рівнів щодо з'єднань, необхідних програмами на віддалених пристроях, також обробляються L2CAP відповідно до залученим додатком.<br /> <br /> SCO з'єднання не проходять по L2CAP, але посилають їх дані безпосередньо Baseband. L2CAP встановлює окремий сигнальний канал для запиту з'єднання, конфігурації, роз'єднання і пр. (для випробування). L2CAP-пакети не забезпечують CRC або інші перевірки помилок, покладаючись на смугу baseband для захисту даних і впорядкованої доставки.<br /> <br /> Взаємодія цього протоколу з верхніми і нижніми рівнями розглядається в подіях і діях. Події - всі повідомлення, отримані L2CAP від більш низьких або більш високих рівнів, у той час як дії - відповіді, зроблені для них. Нижнім рівнем може бути LMP або HCI, в той час як більш високим рівнем може бути будь-який додаток. Типова послідовність подій і дій для встановлення з'єднання може бути наступна:<br /> <br /> :1. Подія і Дія 0: Подія - це запит з'єднання від більш високого рівня. Дія полягає в тому, що пристрій L2CAP посилає пакет запиту віддаленого L2CAP. Цей пакет на віддалене пристрій доставляє baseband.&lt;br&gt;<br /> :2. Подія і Дія 1: Віддалений L2CAP отримує цей пакет і відповідає з пакетом у відповідь підключення. Перед виконанням L2CAP контактує з віднесеним додатком, щоб перевірити, чи буде потрібний запит фактично оброблено тим додатком.&lt;br&gt;<br /> :3. Подія і Дія 2: Прийом у відповідь пакету - подія для локального пристрою L2CAP. Взаємодія запрошувати про параметри конфігурації: максимальний модуль payload і межі часу очікування.&lt;br&gt;<br /> :4. Подія і Дія 3: Запит конфігурації - подія для віддаленого L2CAP. Його дія - відповідь конфігурації. Також, можна посилати його власної конфігурації запит про додаткові параметри.&lt;br&gt;<br /> :5. Подія і Дія 4: Вищезгаданий пакет - подія для місцевого пристрою. Воно відповідає з відповіддю конфігурації.<br /> <br /> Ініціатором в місцевому пристрої виступає L2CAP, адресатом - L2CAP в пункті доступу або іншому пристрої Bluetooth, з яким входить у контакт. Зверніть увагу, що за вказаним на стрілках, що вказують до ініціатора або адресату - події для L2CAP, в той час як стрілки, що вказують за межі - дії. Назви, що починаються з L2CAP, є з'єднаннями між двома L2CAP на різних пристроях. Вертикальні рядки LP - Менеджери Зв'язки в цих двох пристроях. Назви, що починаються з WA, представляють собою з'єднання з додатком більш високого рівня, для якого встановлюється канал.<br /> <br /> Стану OPEN відзначають інтервал з'єднання додатків. Останні кроки у вищезгаданій таблиці відносяться до роз'єднання. Тепер можуть бути передані дані програми або можуть бути виконані [[процедури захисту]].<br /> <br /> :'''Зв'язок додатків'''<br /> <br /> Прикладні дані будуть тепер передані через з'єднання, оскільки всі визначені процедури встановлення з'єднання Bluetooth були виконані. Додатка необхідно запустити протокол більш високого рівня L2CAP. Bluetooth було визначено три використовуваних протоколу. Це:<br /> :'''RFCOMM'''&lt;br&gt;<br /> Це емуляція послідовного порту через бездротове з'єднання.&lt;br&gt;<br /> :'''SDP'''&lt;br&gt;<br /> Це Service Discovery Protocol, який допомагає пристроям виявити доступні послуги поблизу.&lt;br&gt;<br /> :'''TCS'''&lt;br&gt;<br /> Це Telephony Control Protocol Specification, описує управління запитом і передачу сигналів голосових каналів через Bluetooth. Всі користувальницькі додатки і інші існуючі механізми доступу до мережі, наприклад, IP TCP, PPP, IrDA OBEX, WAP і HomeRF можуть бути здійснені за рівнем L2CAP або вищезазначеним трьом протоколами, якщо додаток вибере використання їхніх послуг.<br /> <br /> Додаток в результаті повідомить, що більше не потрібно підключення, якщо воно не було зафіксовано протягом часу запуску програми. LMP посилає пакет LMP_detach пакет на віддалене пристрій, на який не потрібно відповідь. Відбувається роз'єднання.<br /> <br /> = Профілі Bluetooth =<br /> <br /> • Advanced Audio Distribution Profile (A2DP)<br /> <br /> A2DP розроблений для передачі двоканального стерео аудіопотоку, наприклад музики, до безпровідної гарнітури або будь-якого іншого пристрою. Профіль повністю підтримує низькокомпресуючий кодек Sub_Band_Codec (SBC) і опційно підтримує MPEG-1,2 аудіо, MPEG-2,4 ААС і ATRAC, здатний підтримувати кодеки визначені виробником.<br /> <br /> • Audio / Video Remote Control Profile (AVRCP)<br /> <br /> Цей профіль розроблений для управління стандартними функціями телевізорів, Hi-Fi устаткування і інше. Тобто дозволяє створювати пристрою з функціями дистанційного керування. Може використовуватися в сумісності з профілями A2DP або VDPT.<br /> <br /> • Basic Imaging Profile (BIP) <br /> <br /> Профіль розроблений для пересилки зображень між пристроями і включає можливість зміни розміру зображення і конвертацію в підтримуваний формат приймаючого пристрою.<br /> <br /> • Basic Printing Profile (BPP) <br /> <br /> Профіль дозволяє пересилати текст, e-mails, vCard і інші елементи на принтер. Профіль не вимагає від принтера специфічних драйверів, що вигідно відрізняє його від HCRP.<br /> <br /> • Common ISDN Access Profile (CIP) <br /> <br /> Профіль для доступу пристроїв до ISDN.<br /> <br /> • Cordless Telephony Profile (CTP) <br /> <br /> Профіль безпровідної телефонії.<br /> <br /> • Device ID Profile (DID) <br /> <br /> Профіль дозволяє ідентифікувати клас пристрою, виробника, версію продукту.<br /> <br /> • Dial-up Networking Profile (DUN) <br /> <br /> Протокол надає стандартний доступ до інтернету або іншого телефонного сервісу через Bluetooth. Базується на SPP, включає PPP і AT команди визначені в специфікації ETSI.<br /> <br /> • Fax Profile (FAX) <br /> <br /> Профіль надає інтерфейс між мобільним або стаціонарним телефоном і ПК на якому встановлено програмне забезпечення для факсів. Підтримує ITU T.31 і ITU T.32 набір AT ко-манд. Голосовий дзвінок або передача даних профілем не підтримується.<br /> <br /> • File Transfer Profile (FTP_profile) <br /> <br /> Профіль забезпечує доступ до файлової системи пристрою. Включає стандартний набір команд FTP, що дозволяє отримувати список директорій, зміни директорій, отримувати, передавати і видаляти файли. В якості транспорту використовується OBEX, базується на GOEP.<br /> <br /> • General Audio / Video Distribution Profile (GAVDP) <br /> <br /> Профіль є базою для A2DP і VDP.<br /> <br /> • Generic Access Profile (GAP) <br /> <br /> Профіль є базою для решти всіх профілів.<br /> <br /> • Generic Object Exchange Profile (GOEP) <br /> <br /> Профіль є базою для інших профілів передачі даних, базується на OBEX.<br /> <br /> • Hard Copy Cable Replacement Profile (HCRP) <br /> <br /> Профіль надає просту альтернативу кабельного з'єднання між пристроєм і принтером. Мінус профілю в тому, що для принтера необхідні специфічні драйвера, що робить профіль не універсальним.<br /> <br /> • Hands-Free Profile (HFP) <br /> <br /> Профіль використовується для з'єднання безпровідної гарнітури і телефону, передає монозвук в одному каналі.<br /> <br /> • Human Interface Device Profile (HID) <br /> <br /> Забезпечує підтримку пристроїв з HID (Human Interface Device), таких як мишки, джойстики, клавіатури та інші. Використовує повільний канал, працює на зниженій потужності.<br /> <br /> • Headset Profile (HSP) <br /> <br /> Профіль використовується для з'єднання безпровідної гарнітури і телефону. Підтримує мінімальний набір AT команд специфікації GSM для забезпечення можливості здійснювати дзвінки, відповідати на дзвінки, завершувати дзвінок, настроювати гучність.<br /> Підтримка гарнітурою профілю Headset (&quot;навушники&quot;). Профіль - набір функцій або можливостей, доступних для певного пристрою Bluetooth. Для спільної роботи Bluetooth-пристроїв необхідно, щоб всі вони підтримували загальний профіль. Через профіль Headset, за наявності Bluetooth 1.2 і вище, а також при його підтримці головним пристроєм, можна виводити на гарнітуру весь звуковий супровід роботи телефону. Наприклад, прослуховувати на гарнітурі всі сигнали підтвердження операцій, mp3-музыку з плеєра, мелодії дзвінка, звуковий ряд відеороликів. Також з підтримкою даного профілю з'являється можливість міняти гучність, здійснювати дзвінки, а також відповідати або відхиляти їх безпосередньо з гарнітури. Гарнітури, що підтримують такий профіль мають можливість передачі стереозвуку, на відміну від моделей, які підтримують тільки профіль Hands-Free.<br /> <br /> • Intercom Profile (ICP) <br /> <br /> Забезпечує голосові дзвінки між Bluetooth-сумісними пристроями.<br /> <br /> • LAN Access Profile (LAP) <br /> <br /> LAN Access profile забезпечує можливість доступу Bluetooth-пристроям до обчислювальних мереж LAN, WAN або Internet за допомогою іншого Bluetooth-пристроя, який має фізичне підключення до цих мереж. Bluetooth-пристрій використовує PPP поверх RFCOMM для установки з'єднання. LAP також допускає створення ad-hoc Bluetooth-сетей.<br /> <br /> • Object Push Profile (OPP) <br /> <br /> Базовий профіль для пересилки «об'єктів», таких як зображення, віртуальні візитні картки і ін. Передачу даних ініціює відправляючий пристрій (клієнт), а не приймальний (сервер).<br /> <br /> • Personal Area Networking Profile (PAN) <br /> <br /> Профіль дозволяє використовувати протокол Bluetooth Network Encapsulation як транспорт через Bluetooth-соединение.<br /> <br /> • Phone Book Access Profile (PBAP) <br /> <br /> Профіль дозволяє обмінюватися записами телефонних книг між пристроями.<br /> <br /> • Serial Port Profile (SPP) <br /> <br /> Профіль базується на специфікації ETSI TS07.10 і використовує протокол RFCOMM. Профіль емулює послідовний порт, надаючи можливість заміни стандартного RS-232 безпровідним з'єднанням. Є базовим для профілів DUN, FAX, HSP і AVRCP.<br /> <br /> • Service Discovery Application Profile (SDAP) <br /> <br /> Профіль використовується для надання інформації про профілі, які використовує пристрій-сервер.<br /> <br /> • SIM Access Profile (SAP, SIM) <br /> <br /> Профіль дозволяє дістати доступ до SIM-карти телефону, що дозволяє використовувати одну SIM-карту для декількох пристроях.<br /> <br /> • Synchronisation Profile (SYNCH) <br /> <br /> Профіль дозволяє синхронізувати особисті дані (PIM). Профіль запозичений із специфікації інфрачервоного зв'язку і адаптований групою Bluetooth SIG.<br /> <br /> • Video Distribution Profile (VDP) <br /> <br /> Профіль дозволяє передавати потокове відео. Підтримує H.263, стандарти MPEG-4 Visual Simple Profile, H.263 profiles 3, profile 8 підтримуються опціонально і не містяться в специфікації.<br /> <br /> • Wireless Application Protocol Bearer (WAPB) <br /> <br /> Протокол для організації P-to-P (Point-to-Point) з'єднання через Bluetooth.<br /> <br /> = Безпека Bluetooth =<br /> <br /> У червні 2006 року Авіша Вул (Avishai Wool) і Янів Шакед (Yaniv Shaked) опублікували статтю, що містить докладний опис атаки на bluetooth-пристрої. Матеріал містив опис як активної, так і пасивної атаки, що дозволяє дістати PIN код пристрою і надалі здійснити з'єднання з даним пристроєм. Пасивна атака дозволяє відповідно екіпірованому зловмисникові «підслуховувати» (sniffing) процес ініціалізації з'єднання і надалі використовувати отримані в результаті прослушки і аналізу дані для встановлення з'єднання (spoofing). Однозначно, для проведення даної атаки зловмисникові потрібно знаходиться в безпосередній близькості і безпосередньо у момент встановлення зв'язку. Це не завжди можливо. Тому з’явилася ідея активної атаки. Була виявлена можливість відправки особливого повідомлення в певний момент, що дозволяє почати процес ініціалізації з пристроєм зловмисника. Обидві процедури злому достатньо складні і включають декілька етапів, основний з яких збір пакетів даних і їх аналіз. Самі атаки засновані на вразливості в механізмі аутентифікації і створення ключа-шифру між двома пристроями. І тому перед викладом механізму атак розглянемо механізм ініціалізації bluetooth-з’єднання.<br /> <br /> == Вразливості і атаки Bluetooth ==<br /> <br /> === Базова pairing атака (атака на сполучення) ===<br /> <br /> Проаналізуємо дані, обмін якими йде впродовж процесу сполучення:<br /> <br /> [[Файл: Данні.jpg]]<br /> <br /> Представимо ситуацію: зловмисникові вдалося прослуховувати ефір і під час процедури сполучення, він перехопив і зберіг всі повідомлення. Далі знайти PIN можна використовуючи перебір.<br /> <br /> Перш за все необхідно скласти сам алгоритм перебору. Ми маємо в своєму розпорядженні перехоплені величини IN_RAND (він нешифрований) і BD_ADDR (нагадаємо, що адреси пристроїв видно в ефірі) і запускаємо алгоритм E22. Йому передаємо вищеперелічені дані і наш передбачуваний PIN. В результаті ми набудемо передбачуваного значення Kinit. Виглядає воно зразково так:<br /> <br /> Kinit = E22[IN_RAND, BD_ADDR(B), PIN'] де PIN' передбачуваний нами PIN-код<br /> <br /> Далі, повідомлення 2 і 3 піддаються XOR з тільки що отриманим Kinit. Отже, наступним кроком ми отримаємо LK_RAND(A) і LK_RAND(B) в чистому вигляді. Тепер ми можемо вирахувати передбачуване значення Kab, для чого проробляємо наступну операцію:<br /> <br /> LK_K(A)= E21[BD_ADDR(A), LK_RAND(A)] де LK_K(A|B) це проміжні величини<br /> <br /> LK_K(B)= E21[BD_ADDR(B), LK_RAND(B)]<br /> <br /> Kab = LK_K(A) XOR LK_K(B)<br /> <br /> Перевіримо PIN. Візьмемо отриманий Kab і перехоплений AU_RAND(A) і обчислимо SRES(A).<br /> <br /> Після порівнюємо отриманий результат з SRES(A)', номер, що зберігається в повідомлен-ні, 5:<br /> <br /> SRES(A)= E1[AU_RAND(A), Kab, BD_ADDR(B)]<br /> <br /> Якщо SRES(A)== SRES(A)' PIN успішно вгаданий. Інакше повторюємо послідовність дій спочатку з новою величиной PIN'.<br /> <br /> Першим, хто відмітив цю уразливість, був англієць Оллі Вайтхауз (Ollie Whitehouse) в квітні 2004 року. Він першим запропонував перехопити повідомлення під час сполучення і спробувати обчислити PIN методом перебору, використовуючи отриману інформацію. Проте, метод має один істотний недолік: атаку можливо провести тільки у випадку, якщо вдалося підслуховувати всі аутентифікаційні дані. Іншими словами, якщо зловмисник знаходився поза ефіром під час початку сполучення або ж упустив якусь величину, то він не має можливості продовжити атаку.<br /> <br /> === Re-pairing атака (атака на пересполучений) ===<br /> <br /> Вулу і Шакеду вдалося знайти вирішення труднощів, пов'язаних з атакою Вайтхауза. Був розроблений другий тип атаки. Якщо процес сполучення вже початий і дані упущені, ми не зможемо закінчити атаку. Але був знайдений вихід. Потрібно змусити пристрої спочатку ініціювати процес сполучення (звідси і назва). Дана атака дозволяє у будь-який момент почати вищеописану pairing атаку.<br /> <br /> Розглянемо наступну ситуацію. Допустимо, що пристрої вже встигли зв'язатися, зберегли ключ Kab і приступили до Mutual authentication. Від нас потрібно змусити пристрої наново почати pairing. Всього було запропоновано три методи атаки на переспряження, причому всі з них залежно від якості реалізації bluetooth-ядра конкретного пристрою. Нижче приведені методи в порядку убування ефективності:<br /> <br /> 1) За pairing слідує фаза аутентифікації. Master-пристрій посилає AU_RAND і чекає у відповідь SRES. У стандарті декларує можливість втрати ключа зв'язку. У такому разі slave посилає «LMP_not_accepted», повідомляючи master про втрату ключа. Тому основна мета зловмисника відстежити момент відправки AU_RAND master-пристрієм і у відповідь упровадити пакет LMP_not_accepted, що містить. Реакцією master буде реинициализация процесу pairing. Причому це приведе до анулювання ключа зв'язку на обох пристроях.<br /> <br /> 2) Якщо встигнути відправити IN_RAND slave-пристрію безпосередньо перед відправкою master-пристроєм величини AU_RAND, то slave буде упевнений, що на стороні master загублений ключ зв'язку. Це знову ж таки приведе до процесу реинициализации сполучення, але вже ініціатором буде slave.<br /> <br /> 3) Зловмисник чекає відправки master-пристроєм AU_RAND і відправляє у відповідь випадково SRES, що згенерував. Спроба аутентифікації провалена. Далі слідує низка повторних спроб аутентифікації(кількість залежить від особливостей реалізації пристроїв). За умови, що зловмисник продовжує вводити master-пристрій в оману, незабаром (по лічильнику невдалих спроб) пристроями буде ухвалено рішення об реинициализации сполучення.<br /> <br /> Використавши будь-який з цих методів, зловмисник може приступити до базової атаки на сполучення. Таким чином, маючи в арсеналі ці дві атаки, зловмисник може безперешкодно викрасти PIN-код. Далі маючи PIN-код він зможе встановити з'єднання з будь-яким з цих пристроїв. І варто врахувати, що в більшості пристроїв безпека на рівні служб, доступних через bluetooth, не забезпечується на належному рівні. Більшість розробників роблять ставку саме на безпеку встановлення сполучення. Тому наслідки дій зловмисника можуть бути різними: від крадіжки записника телефону до встановлення вихідного виклику з телефону жертви і використання його як прослуховуючого пристрою.<br /> <br /> Ці методи описують, як примусити пристрої «забути» link key, що само по собі веде до повторного pairing, а значить, зловмисник може підслуховувати весь процес із самого початку, перехопити всі важливі повідомлення і підібрати PIN.<br /> <br /> == Оцінка часу підбору PIN-кода ==<br /> <br /> У протоколі Bluetooth активно використовуються алгоритми E22, E21, E1, засновані на шифрі SAFER+. Те що вразливість відноситься до критичних підтвердив Брюс Шнайер (Bruce Schneier). Підбір PIN-a на практиці чудово працює. Нижче приведені результати отримані на Pentium IV на 3 Ггц:<br /> <br /> [[Файл:Розшифрування.JPG]]<br /> <br /> Конкретні реалізації вищеописаних атак можуть працювати з різною швидкістю. Способів оптимізації дуже багато: особливі налаштування компілятора, різні реалізації циклів, умов і арифметичних операцій. Авіша Вул (Avishai Wool) і Янів Шакед (Yaniv Shaked) зробили прорив, знайшовши спосіб скоротити час перебору PIN-кода в рази. Ця оптимізація виходить за рамки даної статті, але, варто відзначити, що мова йде про оптимізації базових алгоритмів стека bluetooth. В світлі сучасних технологій (зокрема nVidia CUDA) результати могли бути ще краще.<br /> <br /> Збільшення довжини PIN-кода не є панацеєю і лише трохи збільшує час перебору. Тільки сполучення пристроїв в безпечному місці може частково захистити від описаних атак. Приклад bluetooth гарнітура або автомобільний handsfree. Ініціалізація зв'язку (при включенні) з даними пристроями може відбуватися багато разів протягом дня, і не завжди у користувача є можливість знаходитися при цьому в захищеному місці. Втім, атаки подібного вигляду не будуть дуже популярні, принаймні, поки не буде реалізовано доступних апаратних засобів і універсальних програмних пакетів.<br /> <br /> Впровадження NFC є ефективним рішенням проти даного виду атак, але в цілому, ситуація не зміниться на краще до появи на ринку достатньої кількості рішень на Bluetooth 2.1 (з підтримкою NFC), а через їх зворотну сумісність з попередніми версіями протоколу, вищевикладені атаки будуть актуальні ще достатньо тривалий час.<br /> <br /> = Застосування =<br /> <br /> === Апаратне забезпечення ===<br /> <br /> Радіус роботи пристроїв BT2 не перевищує 15 метрів, для BT1 до 100 м (клас А). Ці числа декларуються стандартом для прямої видимості, в реальності не варто очікувати роботу на відстані більше 10-20 м. Такої далекодії недостатньо для ефективного застосування атак на практиці. Тому, ще до детального опрацювання алгоритмів атаки, на Defcon-2004 публіці була представлена ​​антена-гвинтівка BlueSniper, розроблена Джоном Херінгтона (John Herington). Пристрій підключається до портативного пристрою — ноутбуку / КПК і має достатню спрямованість і потужність (ефективна робота до 1,5 км).<br /> <br /> === Програмне забезпечення ===<br /> <br /> '''Blueman''' - комп'ютерна програма для створення з'єднань з різними Bluetooth-приладами.<br /> <br /> '''Функції:'''<br /> <br /> •Створення мережевих з'єднань :<br /> •Персональна мережа (PAN), у тому числі спільно з програмою NetworkManager. Надається базовий DHCP-клієнт для PAN.<br /> •Підключення до інтернету через мобільні пристрої з використанням DUN-профілю. Мобільні мережі що підтримуються: GPRS, EDGE, 3G.<br /> •Спільна робота з програмами NetworkManager і ModemManager за допомогою додаткових модулів(плагінів) Blueman.<br /> •Обмін файлами між комп'ютером і Bluetooth-пристроєм по протоколу OBEX.<br /> •Підключення:<br /> •Пристрої введення.<br /> •Аудіо-пристрої (наприклад - навушникі). Підтримка роботи із звуковим сервером PulseAudio.<br /> <br /> = Питання до технології Bluetooth =<br /> <br /> #В чому полягає суть методу FHSS?<br /> #У чому переваги Bluetooth 2.1 від 2.0?<br /> #Суть профілю Bluetooth Headset Profile (HSP).<br /> #Який радіус роботи пристроїв BT1 і BT2?<br /> #Які є три етапи установки зв'язку bluetooth?<br /> #Що можна сказати про безпеку bluetooth з'єднання?<br /> #Які можливості надає профіль Audio / Video Remote Control Profile (AVRCP)?<br /> #Опишіть процес забезпечення безпеки?<br /> #Яким чином здійснюється зв'язок між двома телефонами по Bluetooth<br /> #Яке призначення профілю Fax Profile (FAX)<br /> #Принципи методів атаки на переспряження<br /> #Основні недоліки Bluetooth?<br /> #Хто зробив прорив, знайшовши спосіб скоротити час перебору PIN-кода в рази?<br /> #Чим відрізняється пасивна атака на PIN-код від активної?<br /> #Для чого був розроблений профіль Basic Imaging Profile (BIP)?<br /> #Що таке інтерференція?<br /> #Як здійснюється передача?Пакетами?Якщо так то яка величина пакета?<br /> #Чи має блютус MAC-адреси?<br /> <br /> = Ресурси Internet =<br /> <br /> * http://www.bluetooth.org — офіційний сайт групи розробників технології (містить специфікації)<br /> * http://www.bluetooth.com — офіційний сайт для користувачів технології<br /> * http://www.bluesoleil.com<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> [[category:Комп'ютерні мережі]]</div>

ENergyKos https://wiki.cusu.edu.ua/index.php/%D0%A2%D0%B5%D1%85%D0%BD%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%B3%D1%96%D1%8F_Bluetooth 2013-01-14T08:34:05Z

<p>ENergyKos: /* Застосування */</p> <hr /> <div>= Вступ до теми Bluetooth =<br /> [[Файл:Bluetooth.png|thumb|Логотип Bluetooth]]<br /> Специфікація Bluetooth була розроблена групою Bluetooth Special Interest Group (Bluetooth SIG), яка була заснована 20 травня 1998 році. У неї увійшли компанії Ericsson, IBM, Intel, Toshiba і Nokia. Потім багато компаній, включаючи Microsoft, Lenovo і Motorola, вступили в неї як асоційовані члени. Будь-яка компанія, яка планує розробляти пристрої Bluetooth, може безкоштовно увійти в цю групу. У SIG вже складається близько 2000 компаній. Згодом Bluetooth SIG і IEEE досягли угоди, на основі якої специфікація Bluetooth стало частиною стандарту IEEE 802.15.1. Роботи із створення Bluetooth компанія Ericsson Mobile Communication почала в 1994 році. Спочатку ця технологія була пристосована під потреби системи FLYWAY у функціональному інтерфейсі між мандрівниками та системою.<br /> <br /> '''Назва Bluetooth''' (&quot;синій зуб&quot;) походить від прізвища середньовічного короля Данії Гаральда I Синєзубого (норв. Harald Blåtann). Гаральд вмів посадити за стіл переговорів ворогуючі партії, домовляючись з кожною партією окремо, тому назва Bluetooth стала відповідним ім'ям для технології, що дозволяє різним пристроям спілкуватися один з одним. Використовуючи перші літери імені короля (руни B та H) у комбінації, створено й логотип технології.<br /> <br /> На відміну від технології інфрачервоного зв'язку IrDA (Infrared Direct Access), що працює за принципом &quot;точка-точка&quot; в зоні прямої видимості, технологія Bluetooth розроблялася для роботи як за принципом &quot;точка-точка&quot;, так і в якості багатоточкового радіоканалу, керованого багаторівневим протоколом , схожим на протокол мобільного зв'язку GSM. Bluetooth стала конкурентом таких технологій, як IEEE 802.11, HomeRF і IrDA, хоча остання і не призначена для побудови локальних мереж, але є найпоширенішою технологією бездротового з'єднання комп'ютерів і периферійних пристроїв. <br /> <br /> ''Основне призначення Bluetooth'' - забезпечення економного (з точки зору споживаного струму) і дешевого радіозв'язку між різноманітними типами електронних пристроїв. Причому, велике значення приділяється компактності електронних компонентів, що дає можливість застосовувати Bluetooth у малогабаритних пристроях розміром з наручний годинник. Bluetooth забезпечує обмін інформацією між такими пристроями як кишенькові і звичайні персональні комп'ютери, мобільні телефони, ноутбуки, принтери, цифрові фотоапарати, мишки, клавіатури, джойстики, навушники, гарнітури на надійній та недорогій радіочастоті для ближнього зв'язку. Bluetooth дозволяє цим пристроям обмінюватись інформацією, коли вони знаходяться в радіусі від 10 до 100 метрів один від одного, навіть в різних приміщеннях. Дальність дуже сильно залежить від механічних та радіо перешкод.<br /> <br /> Технологія Bluetooth спеціально розроблена для забезпечення дешевою, стійкої, ефективної, високоємного зв'язку, для роботи з голосом і передачі даних, з наступними '''характеристиками:'''&lt;br/&gt;<br /> <br /> :1.Швидкість передачі / прийому 1 Мбіт / с, при використанні каналу з максимально можливою шириною смуги.&lt;br/&gt;<br /> :2.Швидкі перемикання частоти, щоб уникнути інтерференції.&lt;br/&gt;<br /> :3.Адаптивна вихідна потужність для мінімізації перешкод.&lt;br/&gt;<br /> :4.Короткі пакети даних для мінімізації потужності під час перешкод.&lt;br/&gt;<br /> :5.Швидке впізнання (підтвердження).&lt;br/&gt;<br /> :6.CVSD (Continuous Variable Slope Delta Modulation) голосове кодування, яке дає можливість роботи з високими частотами помилок по :бітам.&lt;br/&gt;<br /> :7.Гнучкі типи пакетів, які підтримують широкий спектр додатків.&lt;br/&gt;<br /> :8.Ненапружений &quot;бюджет зв'язку&quot;, що підтримує недорогу інтеграцію окремих елементарних сигналів.&lt;br/&gt;<br /> :9.Інтерфейс передачі / прийому, спеціально пристосований для мінімізації енергоспоживання.&lt;br/&gt;&lt;br/&gt;<br /> <br /> Ці властивості дають технології Bluetooth можливість забезпечувати надзвичайно гнучкий зв'язок з високими швидкостями передачі даних навіть за наявності серйозних перешкод. При завідомо хорошому прийомі в сприятливих умовах передачі сигналу, в міру посилення перешкод, падіння якості переданого сигналу буде залишатися мінімальним і поступовим, що дає можливість збереження стабільного зв'язку.<br /> <br /> Bluetooth має RF (Radio Frequency) специфікації для передачі голосу і даних на короткі відстані, &quot;точка-мультиточка&quot;.&lt;br/&gt;&lt;br/&gt;<br /> <br /> Радіус роботи пристроїв BT2 не перевищує 15 метрів, для BT1 до 100 м (клас А). Ці числа декларуються стандартом для прямої видимості, в реальності не варто чекати роботу на відстані більше 10-20 метрів. Такого дальнодії недостатньо для ефективного застосування атак на практиці. Тому, ще до детального опрацьовування алгоритмів атаки, на Defcon-2004 публіці була представлена антена-гвинтівка BlueSniper, розроблена Джонном Херінгтоном (John Herington). Пристрій підключається до портативного пристрою ноутбуку/КПК і має достатню спрямованість і потужність (ефективна робота до 1,5 км.)<br /> <br /> = Принцип дії Bluetooth =<br /> <br /> Радіозв'язок Bluetooth здійснюється в '''ISM''' діапазоні (англ. Industry, Science and Medicine - смуга промислового, наукового та медичного застосування), який використовується в різних побутових приладах і безпровідних мережах (вільний від ліцензування діапазон 2,4-2,4835 Ггц). Спектр сигналу формується по методу FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum псевдовипадкова перебудова робочої частоти). Метод FHSS простий в реалізації, забезпечує стійкість до широкосмугових перешкод, а устаткування коштує недорого.<br /> <br /> Згідно '''алгоритму FHSS''', в Bluetooth частота сигналу, що несе, стрибкоподібно міняється 1600 разів в секунду (всього виділяється 79 робочих частот шириною в 1 Мгц, а в Японії, Франції і Іспанії смуга вже 23 частотних каналу). Послідовність перемикання між частотами для кожного з'єднання є псевдовипадковою і відома тільки передавачу і приймачу, які кожні 625 мкс (один часовий слот) синхронно перебудовуються з однієї частоти, що несе, на іншу. Таким чином, якщо поряд працюють декілька пар приймач-передавач, то вони не заважають один одному. Цей алгоритм є також складовою частиною системи захисту конфіденційності передаваної інформації: перехід відбувається по псевдовипадковому алгоритму і визначається окремо для кожного з'єднання. При передачі цифрових даних і аудіосигналу (64 Кбіт/с в обох напрямах) використовуються різні схеми кодування: аудио-сигнал не повторюється (як правило), а цифрові дані у разі втрати пакету інформації будуть передані повторно. Без перешкодостійкого кодування це забезпечує передачу даних зі швидкостями 723,2 Кбіт/с із зворотним каналом 57,6 Кбіт/с, або 433,9 Кбіт/c в обох напрямах.<br /> <br /> Для '''повнодуплексної''' передачі використовується '''дуплексний''' режим з тимчасовим розділенням (TDD). Підтримується ''ізохронна'' і ''асинхронна'' передача даних і забезпечується проста інтеграція з TCP / IP. Енергоспоживання пристроїв Bluetooth має бути в межах 0.1 Вт. Кожен пристрій має унікальну 48-бітову мережеву адресу, сумісний з форматом стандарту локальних мереж IEEE 802.<br /> <br /> = Специфікації Bluetooth =<br /> <br /> == Bluetooth 1.0 ==<br /> <br /> Пристрої версій 1.0 (1998) і 1.0B мали погану сумісність між продуктами різних виробників. У 1.0 і 1.0B була обов'язковою передача адреси пристрою (BD_ADDR) на етапі встановлення зв'язку, що робило неможливою реалізацію анонімності з'єднання на протокольному рівні і було основним недоліком даної специфікації.<br /> <br /> == Bluetooth 1.1 ==<br /> <br /> У Bluetooth 1.1 було виправлено безліч помилок, знайдених в 1.0B, ''додана підтримка для нешифрованих каналів, індикація рівня потужності сигналу'', що приймається (RSSI).<br /> <br /> == Bluetooth 1.2 ==<br /> <br /> У версії 1.2 була додана технологія адаптивної перебудови робочої частоти (AFH), що поліпшило опірність до електромагнітної інтерференції (перешкод) шляхом використання рознесених частот в послідовності перебудови. Також збільшилася швидкість передачі і додалася технологія eSCO, яка покращувала якість передачі голосу шляхом повторення пошкоджених пакетів. У HCI додалася підтримка трьох-провідного інтерфейсу UART.<br /> <br /> Головні поліпшення включають наступне:<br /> <br /> •Швидке підключення і виявлення.<br /> •Адаптивна перебудова частоти з розширеним спектром (AFH), яка підвищує стійкість до радіоперешкод.<br /> •Вищі, ніж у 1.1, швидкості передачі даних, практично до 721 кбіт / с.<br /> •Розширені Синхронні Підключення (eSCO), які покращують якість передачі голосу в аудіопотоку, дозволяючи повторну передачу пошкоджених пакетів, і при необхідності можуть збільшити затримку аудіо, щоб надати кращу підтримку для паралельної передачі даних.<br /> •В Host Controller Interface (HCI) додана підтримка трипровідною інтерфейсу UART.<br /> •Затверджено як стандарт IEEE Standard 802.15.1-2005.<br /> Введені режими управління потоком даних (Flow Control) і повторної передачі (Retransmission Modes) для L2CAP.<br /> <br /> == Bluetooth 2.0 + EDR ==<br /> <br /> Bluetooth версії 2.0 був випущений 10 листопада 2004 Має зворотну сумісність з попередніми версіями 1.x. Основним нововведенням стала підтримка Enhanced Data Rate (EDR) для прискорення передачі даних. Номінальна швидкість EDR близько 3 Мбіт / с, проте на практиці це дозволило підвищити швидкість передачі даних тільки до 2,1 Мбіт / с. Додаткова продуктивність досягається за допомогою різних радіо технологій для передачі даних.<br /> <br /> Стандартна (базова) швидкість передачі даних використовує GFSK-модуляцію радіосигналу при швидкості передачі в 1 Мбіт / с. EDR використовує поєднання модуляцій GFSK і PSK з двома варіантами, π/4-DQPSK і 8DPSK. Вони мають великі швидкості передачі даних по повітрю — 2 і 3 Мбіт / с відповідно.<br /> <br /> Bluetooth SIG видала специфікацію як «Технологія Bluetooth 2.0 + EDR», яка передбачає, що EDR є додатковою функцією. Крім EDR є й інші незначні удосконалення до 2.0 специфікації, і продукти можуть відповідати «Технології Bluetooth 2.0», не підтримуючи вищу швидкість передачі даних. Принаймні одне комерційне пристрій, HTC TyTN Pocket PC, використовує «Bluetooth 2.0 без EDR» у своїх технічних специфікаціях.<br /> <br /> Згідно з 2.0 + EDR специфікацією, EDR забезпечує наступні переваги:<br /> <br /> •Збільшення швидкості передачі в 3 рази (2,1 Мбіт / с) в деяких випадках.<br /> •Зменшення складності декількох одночасних підключень через додаткової смуги пропускання.<br /> •Нижче споживання енергії завдяки зменшенню навантаження.<br /> <br /> == Bluetooth 2.1 ==<br /> <br /> У Bluetooth версії 2.1 (2007) додана ''технологія розширеного запиту характеристик пристрою'' (для додаткової фільтрації списку при спряжуванні), ''енергозберігаюча технологія'' (Sniff Subrating), яка дозволяє збільшити тривалість роботи пристрою від одного заряду акумулятора в 3-10 разів. Крім того оновлена специфікація істотно спрощує і прискорює встановлення зв'язку між двома пристроями, дозволяє проводити оновлення ключа шифрування без розриву з'єднання, а також робить вказані з'єднання захищенішими, завдяки використанню технології Near Field Communication.<br /> <br /> == Bluetooth 3.0 ==<br /> <br /> Робоча група з розробки стандарту бездротової передачі даних Bluetooth, 21 квітня 2009 випускає специфікацію Bluetooth 3.0. Модулі з підтримкою нової специфікації поєднуватимуть в собі дві радіосистеми. Перша, з низьким енергоспоживанням, забезпечує передачу даних на звичайній для другої версії Bluetooth швидкості в три мегабіти в секунду. Інша, високошвидкісна і сумісна із ''стандартом 802.11'', забезпечує швидкості, порівнянні із швидкістю мереж '''Wi-Fi'''. Варто відзначити, що Bluetooth 3.0 використовує стандарт 802.11 без суфікса, тобто формально не сумісний з такими специфікаціями Wi-Fi, як 802.11b/g або 802.11n. 802.11 — загальніший стандарт. Використання тієї або іншої радіосистеми залежить від розміру передаваного файлу. Невеликі файли передаватимуться по повільному каналу, а великі — по високошвидкісному. Після закінчення передачі модуль повернеться в режим зниженого енергоспоживання. Крім того, в Bluetooth 3.0 з'явиться можливість під назвою ''&quot;розширений контроль живлення&quot;'' (Enhanced Power Control). Вона дозволяє уникнути розриву з'єднання, якщо пристрій поклали в сумку або в кишеню.<br /> <br /> == Bluetooth 4.0 ==<br /> <br /> В грудні 2009 консорціум Bluetooth SIG анонсував ''стандарт Bluetooth 4.0 для електронних датчиків''. Новий стандарт ''призначений для передачі коротких пакетів'' даних обсягом по 8-27 байт зі швидкістю 1 Мбіт/с. Для порівняння, Bluetooth 3.0, розробка якого була завершена в квітні 2008, дозволяє передавати дані зі швидкістю до 24 Мбіт/с, але і призначений він для іншої сфери застосування. <br /> <br /> '''Bluetooth 4.0 планується використовувати''' в мініатюрних сенсорах, що розміщуються на тілі пацієнтів, в спортивного взуття, тренажерах тощо. Сенсори на базі нового стандарту зможуть передавати різну інформацію з навколишнього світу — температуру, тиск, вологість, швидкість пересування і так далі - на різні пристрої контролю, включаючи мобільні телефони. За словами представників консорціуму, окремий стандарт був розроблений у зв'язку з тим, що Bluetooth 3.0 і більш ранні версії не в змозі забезпечити необхідний низький рівень енергоспоживання. <br /> <br /> Перший чіп з одночасною підтримкою Bluetooth 4.0 і 3.0 випустив ST-Ericsson.<br /> <br /> = Означення по темі технологія Bluetooth =<br /> <br /> • '''Піконет''' - &quot;пікомережа&quot;:<br /> набір пристроїв, з'єднаних через технологію Bluetooth спеціальним способом. Піконет починається з двох з'єднаних пристроїв, таких як портативний ПК і стільниковий телефон, і може розростатися до восьми з'єднаних пристроїв ось чому потрібний адресний простір обмежений 3 бітами). Всі пристрої Bluetooth є одноранговими пристроями і мають ідентичну реалізацію. Однак при установці піконет один пристрій буде діяти як майстер для цілей синхронізації, а інший (і) - як слейв (и) для підтримки піконет-з'єднання.<br /> <br /> • '''Scatternet''' - &quot;мережа розкиду&quot;: Дві або більше незалежних і несинхронізованих мережі піконет, взаємодіючих між собою. Як показано на, пристрій-слейв, так само, як і пристрій-майстер в одній мережі піконет можуть встановлювати таке з'єднання, стаючи слейвом в іншій мережі піконет.<br /> <br /> • '''Пристрій майстер:''' пристрій у піконет, в якому генерація синхронизирующих імпульсів і послідовність стрибків використовуються для синхронізації всіх інших пристроїв у піконет.<br /> <br /> • '''Пристрій слейв:''' всі пристрої в піконет, які не є майстром (до 7 активних пристроїв на кожен пристрій майстер).<br /> <br /> • '''MAC-адреса:''' 3-бітний Media Access Control адреса, що використовується для розрізнення пристроїв, включених у піконет.<br /> <br /> • '''Парковані пристрої:''' пристрою в піконет, які синхронізовані, але не мають MAC-адрес.<br /> <br /> • '''Sniff Mode''' і '''Hold Mode:''' пристрої, синхронізовані в піконет і мають тимчасово введені режими збереження енергії, в яких активність пристроїв знижена.<br /> <br /> • '''Ad-hoc network''' (спеціальна мережа) - просто мережа, в якій взаємодії встановлюються між комплексними станціями в даній області покриття без використання точки доступу або сервера.<br /> <br /> • '''Link Manager Protocol''' - повідомлення LMP використовуються для налаштування зв'язку, безпеки та управління.&lt;br/&gt;&lt;br/&gt;<br /> <br /> ::'''Користувацькі моделі'''<br /> <br /> Користувацькі моделі описують, яким чином можна використовувати пристрої Bluetooth. У кожній моделі існує один або більше відповідних профілів, які визначають рівні протоколів і функції, які повинні бути використані. ''Наведений нижче опис - не детальний, і ці відомості не можна вважати повними.'' <br /> <br /> :''Internet Bridge''<br /> <br /> Користувацька модель Internet Bridge описує, яким чином мобільний телефон або бездротовий модем забезпечує dial-up з'єднання персонального комп'ютера без необхідності фізичного з'єднання з ПК. Цей сценарій з'єднання вимагає використання мережі протоколів, що складається з двох частин - одна для команд AT, для управління процесом передачі необхідних даних з мобільного телефону та інших пристроїв.<br /> <br /> :''Three-in-One Phone''<br /> <br /> Користувацька модель Three-in-One Phone описує, яким чином телефонний апарат може приєднуватися до трьох різних провайдерів мобільних послуг. Телефон може працювати як при бездротовому телефонному з'єднанні з громадською комутованій телефонною мережею в домашніх умовах, що оплачується за фіксованою таксою оператора телефонного зв'язку. Цей сценарій включає здійснення дзвінків через голосову базову станцію і прямих дзвінків між двома терміналами через базову станцію. За іншим сценарієм телефон може приєднуватися безпосередньо до інших телефонів, працюючи як &quot;walkie-talkie&quot; або як деяке розширення телефону - для такого способу ніякої додаткової оплати не потрібно. Нарешті, модель Three-in-One Phone може працювати як стільниковий телефон, приєднуючись до стільникової інфраструктурі. Бездротовий сценарій і сценарій двостороннього зв'язку використовують одну і ту ж мережу протоколів.<br /> <br /> :''Ultimate Headset''<br /> <br /> Користувацька модель Ultimate Headset визначається як бездротова трубка, обладнана Bluetooth. Ця модель може працювати в умовах віддаленого вхідного і вихідного аудіо-інтерфейсу пристрою. Цим пристроєм може бути мобільний телефон або ПК для аудіо-входу або виходу. Як і у випадку користувальницької моделі Internet Bridge, дана модель вимагає набору протоколів, що складається з двох частин, одна для команд AT, щоб керувати передачею необхідних даних, наприклад мовлення, з мобільного телефону та іншого пристрою. Команди AT контролюють телефони стосовно, наприклад, до процесу відповіді і до переривання дзвінків.<br /> <br /> :''LAN Access''<br /> <br /> Користувацька модель LAN Access схожа на користувальницьку модель Internet Bridge. Різниця полягає в тому, що призначена для користувача модель LAN Access не використовує протоколи для команд AT. Дана користувача модель описує, яким чином термінали введення даних використовують місце доступу LAN в якості бездротового з'єднання з локальною мережею. При встановленні з'єднанням термінали введення даних працюють, як якщо б це вони були приєднані до LAN через з'єднання dial-up.<br /> <br /> :''File Transfer''<br /> <br /> Користувацька модель File Transfer пропонує можливість передачі даних з одного пристрою Bluetooth на інше. У даній користувальницької моделі підтримуються файли, цілі папки, директорії і різноформатні потоки даних. Дана модель також пропонує можливість перегляду вмісту папок на віддаленому пристрої. Більш того, в даній користувальницької моделі підтримуються операції обміну, наприклад, візитними картками з використанням формату vCard. Модель File Transfer базується на GOEP.<br /> <br /> :''Synchronisation''<br /> <br /> Користувацька модель Synchronisation забезпечує можливості для автоматичної синхронізації між, наприклад, настільним ПК, портативним ПК, мобільним телефоном та ноутбуком. Дана користувача модель дозволяє проводити передачу візитних карток, списку завдань, записів з щоденника і т.д., і працювати далі з цією інформацією за допомогою комп'ютера, стільникового телефону і КПК, використовуючи звичайні протоколи і формати.<br /> <br /> = Короткий огляд стека протоколу =<br /> <br /> &lt;center&gt;[[Файл:Schema2.JPG]]&lt;/center&gt;<br /> <br /> Малюнок 1. Стек протоколу технології Bluetooth<br /> <br /> На малюнку показано, що стек протоколу складається з рівня радіо в основі, яке формує фізичний інтерфейс з'єднання. Рівень протоколу зв'язку baseband і Link Manager Protocol (LMP) встановлюють і контролюють з'єднання між пристроями Bluetooth. Ці три рівні підстави здійснені в обладнанні / програмному забезпеченні. Рівень Host Controller потрібно, щоб з'єднати за допомогою інтерфейсу Bluetooth з верхнім протоколом-L2CAP (Logical Link Control і Adaptation Protocol). Провідний контролер потрібно тільки тоді, коли L2CAP постійно знаходиться в програмному забезпеченні в хості. Якщо L2CAP is також на модулі Bluetooth цей рівень не потрібно, тому що L2CAP може безпосередньо зв'язуватися з LMP і baseband. Програми постійно знаходяться вище L2CAP. Наступні підрозділи дають короткий опис кожного рівня.<br /> <br /> '''Рівень зв'язку'''<br /> <br /> Зв'язок працює у вільному ISM діапазоні смузі близько 2.4GHz і використовує поширення спектру. Цей діапазон простирається від 2400 до 2483.5 МГЦ в більшості країн, і цілий діапазон використовується для оптимізації поширення спектру. Однак для деяких країн з меншим ISM діапазоном також використовується нижня шкала. Для поширення спектру використовується техніка frequency hopping (FH). Оскільки в цьому діапазоні можуть існувати і здійснювати втручання багаторазові нескоординовані мережі, використовуються швидкі FH і короткі передачі даних, оскільки відсоток помилки може бути високим, особливо з-за сильного втручання від мікрохвильових печей, які працюють у цій частоті. CVSD-кодування адаптоване під голосові передачі, які можуть викликати високий відсоток помилок. Додатково, заголовки пакетів захищені спеціальною схемою корекції помилок для додання стійкості проти збоїв.<br /> <br /> Переходи по частоті фіксуються на 2402 k МГц, де k = 0,1 ,..., 78. омінальная частота переходу - 1600 стрибків в секунду.<br /> <br /> '''Baseband'''<br /> <br /> Baseband - рівень протоколу, контролюючий зв'язок. Baseband контролює послідовності перельоту частоти і дбає про кодування рівня для безпечних з'єднань. Можуть бути встановлені два типи з'єднань:<br /> <br /> :SCO: Синхронне орієнтоване з'єднання. Ці сполуки передбачаються для передачі синхронних даних типу голос.<br /> <br /> :ACL: Асинхронне з'єднання. Такі з'єднання можуть використовуватися для додатків передачі даних, які не вимагають синхронного зв'язку.<br /> <br /> Baseband забезпечує функціональні можливості, необхідні для пристроїв, щоб синхронізувати їх годинник і встановлювати з'єднання. Також забезпечуються процедури запиту для виявлення адреси пристроїв, що знаходяться поблизу. Виправлення помилки для пакетів забезпечується в залежності від типу пакета. Різні типи пакету визначені для деяких загальних додатків, які відрізняються за їх місткості даних і накладних витрат по виправленню помилки. П'ять різних типів каналу забезпечуються для інформації контролю, інформацією управління з'єднанням, синхронними і асинхронними даними. Визначено функції, необхідні для генерації клавіш кодування і клавіш з'єднання. Більш детальний опис деяких з операцій baseband, пов'язаних з встановленням з'єднання, є в розділі.<br /> <br /> '''Протокол Менеджера зв'язку'''<br /> <br /> Основні функції LMP можна класифікувати <br /> :1. Управління мережею [[Використовувані означення|Piconet]]<br /> :2. Конфігурація сполук<br /> :3. Функції безпеки<br /> <br /> <br /> Рiconet є групою пристроїв, пов'язаних із загальним каналом, який ідентифікований з його унікальною послідовністю &quot;перельоту&quot;.<br /> <br /> Фундаментальні &quot;будівельні блоки&quot; топографії Bluetooth - це пристрої майстер і слейв, де пристрій майстер в піконет забезпечує генерацію синхронизирующих імпульсів і послідовність стрибків для синхронізації всіх інших пристроїв у піконет. Один з пристроїв, зазвичай той, який першим здійснив підключення, називається &quot;master&quot;. До master `у може бути активно приєднано до семи пристроїв і набагато більше може бути підключено в стані&quot; parked &quot;(низького енергоспоживання). Пристрої в мережі piconet можуть з'єднуватися один з одним за допомогою SCO або ACL. Канал управляється master `ом, за допомогою Lin Manager в кожному пристрої. Будь-які два або більше пристроїв для з'єднання повинні встановити між собою мережу piconet. У той же час кожен пристрій може одночасно належати декількох мереж. (Мал.2). Майстер також нумерує канали зв'язку. Майстер визначає шаблон, на якому будуть працювати всі слейв-пристрої його мережі піконет, і синхронізує її роботу.<br /> <br /> Стандарт Bluetooth має з'єднання незалежних і навіть не синхронізованих між собою піконет (до 10) в мережу scatternet. Для цього кожна пара пікомережі повинна мати як мінімум однин загальний пристрій, який буде майстром в одній і слейвом в іншій. Таким чином, в межах окремої scatternet з інтерфейсом Bluetooth може бути одночасно пов'язано максимум 71 пристрій, проте ніхто не обмежує застосування пристроїв-гейтів, які використовують той же інтернет для більш далекого зв'язку.<br /> <br /> <br /> &lt;center&gt;[[Файл:Schema3.JPG]]&lt;/center&gt;<br /> <br /> Малюнок 2: [[Використовувані означення|Piconet]] і [[Використовувані означення|Scatternet]].&lt;br&gt;<br /> a) piconet між двома пристроями (або один майстер і один слейв)&lt;br&gt;<br /> b) piconet між кількома пристроями (мультислейв до 7 &quot;слейвів&quot; з одним майстром)&lt;br&gt;<br /> c) scatternet, комбінація мереж piconet (може з'єднувати до 10 піконет).&lt;br&gt;<br /> <br /> LMP забезпечує функціональність приєднаний / від'єднаних пристроїв &quot;slave&quot;, обмін функціями між пристроями master і slave та з'єднання ACL / SCO. LMP також обробляє пристрої в режимах низького енергоспоживання, hold, sniff і park, створених для збереження енергії, якщо пристрої не мають даних для передачі.<br /> <br /> Завдання конфігурації з'єднання включають в себе параметри установки з'єднання, якість сервісу і контроль потужності, якщо це підтримується пристроєм. LMP також забезпечує ідентифікацію пристроїв, які будуть з'єднані, і управління клавішами з'єднання.<br /> <br /> '''Логічний контроль зв'язку і Адаптаційний протокол'''<br /> <br /> Це протокол, з яким взаємодіє більшість додатків, якщо ведучий контролер не використовується. Основні функції L2CAP:<br /> <br /> '''Мультіорганізація'''<br /> Протокол повинен дозволяти декільком додаткам одночасно використовувати з'єднання між двома пристроями.<br /> <br /> '''Сегментація і Повторне об'єднання'''<br /> <br /> Протокол повинен зменшити розмір пакетів, забезпечених додатками до розміру пакетів, прийнятих рівнем baseband. Сам L2CAP приймає розміри пакету до 64Кб, але пакети baseband можуть приймати до 2745 bits. Для отриманих пакетів повинна бути виконана зворотна процедура об'єднання сегментованих пакетів в належному порядку.<br /> <br /> '''Якість обслуговування'''<br /> <br /> L2CAP дозволяє додаткам вимагати QoS на деяких параметрах, типу пікової пропускної здатності, часу очікування та зміни затримки.<br /> <br /> В основному, L2CAP забезпечує функції мережевого рівня до додатків і більш високим протоколів.<br /> <br /> '''Інтерфейс головного контролера'''<br /> <br /> Основна структура, що показує, як рівні головного контролера розташовані всередині стека протоколу, зображена на Мал.3.<br /> <br /> &lt;center&gt;[[Файл:Schema4.JPG]]&lt;/center&gt;<br /> <br /> Малюнок 3: Провідний контролер в стеку протоколу.<br /> <br /> Для більшості пристроїв модуль підтримки Bluetooth може бути додано в якості плати розширення, наприклад, для ПК або ноутбука апаратні засоби Bluetooth можуть бути додані як PCI-карта або USB-адаптер. Апаратні модулі звичайно здійснюють більш низькі радіо рівні, baseband і LMP. Тоді дані, які будуть надіслані LMP і baseband, йдуть з фізичної шині, наприклад, USB. Драйвер для цієї шини потрібно на хості, яким є PC, і на апаратній карті Bluetooth потрібно &quot;інтерфейс контролера хоста&quot;, щоб прийняти дані з фізичної шині. Таким чином, потрібні такі додаткові рівні:<br /> <br /> '''HCI драйвер'''<br /> <br /> Це драйвер для інтерфейсу головного контролера хоста, вище фізичної шини, форматує дані, які будуть прийняті контролером хоста на апаратних засобах Bluetooth.<br /> <br /> '''Інтерфейс головного контролера'''<br /> <br /> Розміщується на апаратних засобах Bluetooth і підтримує зв'язок поверх фізичної шини.<br /> <br /> '''Рівень програми'''<br /> <br /> До L2CAP можна звертатися безпосередньо додатками або через протоколи підтримки подібно RFCOMM, TCS і SDP, згаданим раніше. Додатки можуть використовувати інші протоколи типу TCP-IP або WAP. Додатки можуть самостійно запускати протоколи, наприклад, PPP (Протокол &quot;точка-точка&quot;), FTP (протокол передачі файлів) або інші певні протоколи, як буде потрібно додатком. Програма може використовувати SDP, для перевірки, які потрібні сервісні можливості пристроїв, доступних в зоні дії. Багато моделей використання були запропоновані виробниками. Деякі з них:<br /> <br /> :1. Три в одному: окрема телефонна трубка працює як селекторна зв'язок в офісі (ніякої плати за користування телефоном), Всякий раз можна використовувати будь-який з цих трьох режимів - як селекторний зв'язок, як PSTN і як мобільний телефон.&lt;br&gt;<br /> :2. &quot;Портфельна хитрість&quot;: RF-зв'язок не потребує прямої видимості між пристроями. Значить, мобільний телефон може під'єднатися до ноутбука навіть тоді, коли той перебуває в портфелі, і використовувати доступ до його можливостей, наприклад, до електронної пошти.&lt;br&gt;<br /> :3. Автоматичний Синхронізатор: забезпечення бездротового зв'язку між PDA користувача, портативної ЕОМ і мобільним дозволить додаткам автоматично оновлювати та синхронізувати органайзер та інші дані, якщо модифікації зроблені на одному пристрої.&lt;br&gt;<br /> :4. Бездротові навушники (гарнітури): Вони дозволяють доступ до мобільних пристроїв користувача і навіть до аудіо, в той час як пристрої знаходяться в кишені користувача. Таким чином, буде можлива операція hands-free.&lt;br&gt;<br /> :5. Автомобільні комплекти: пристрої hands-free дозволяють водіям користуватися телефоном без відриву від управління автомобілем.&lt;br&gt;<br /> <br /> Крім цього, було запропоновано велику різноманітність інших програм у домашньої автоматизації, обмін даними на нарадах без використання додаткового обладнання, керуючих пристроями через бездротове портативний пристрій при прогулянках, пропозиції системи захисту, мережеві доступи в громадських місцях, деякі з яких успішно демонструвалися на виставках або вже продаються.<br /> <br /> <br /> &lt;center&gt;[[Файл:Mal_1.jpg]]&lt;/center&gt;<br /> <br /> Малюнок 4. Огляд протоколів технології Bluetooth<br /> <br /> На малюнку представлений огляд протоколів, що використовуються і підтримуваних Bluetooth, і показано, яким чином вони взаємодіють між собою. Як завжди на такого роду схемах, протоколи зображені відповідно до їх приблизної ієрархії, причому &quot;вищі&quot; протоколи розташовані вгорі. У контексті обміну даними з цієї ієрархічності можна зробити 2 висновки: <br /> <br /> 1.Більш високі протоколи залежить від більш низьких в плані свого існування. Але більш низькі протоколи можуть працювати і без більш високих, або підтримувати інші протоколи на більш високих рівнях. <br /> <br /> 2.Більш високі протоколи зазвичай &quot;ближче&quot; користувачеві, оскільки вони забезпечують людино-орієнтовані сервіси. <br /> <br /> Ці протоколи можуть бути розділені на 4 категорії: <br /> <br /> 1. основні протоколи&lt;br&gt;<br /> 2. протокол заміни кабелю&lt;br&gt;<br /> 3. керуючий протокол телефонії&lt;br&gt;<br /> 4. отримані протоколи.&lt;br&gt;<br /> <br /> Техніка для комунікацій дальньої дії на основі Bluetooth Хоча технологія Bluetooth мається на увазі для комунікацій на близькі відстані, дистанцію взаємодії пристроїв, як уже згадувалося, можна розширити до 100 метрів. Беручи до уваги рівні стійкості до фонового шуму (при чутливості приймача -70 dBm), необхідна вихідна потужність від всеспрямованого передавача 100 mW. Ця передавальна потужність класифікується як &quot;Class 1&quot;, і специфікується в розділі &quot;Радіоспеціфікаціі&quot; у збірнику специфікацій Bluetooth, ver. 1.0, ref. 2. Ця специфікація означає, що передавач має ефективний регулятор для зменшення перешкод. <br /> <br /> &lt;center&gt;[[Файл:Mal_2.jpg]]&lt;/center&gt;<br /> <br /> Малюнок 5. Прийомопередавач Bluetooth<br /> <br /> Як можна бачити на малюнку, в RF-частини прийомопередавача Bluetooth є: <br /> <br /> 1.полоса пропускання, яка видаляє всі частоти поза діапазону в 1 Мгц, який використовується в цей момент як для передачі, так і для прийому&lt;br&gt;<br /> 2. Перемикач передачі-прийому, який з'єднує підсилювач потужності з антеною під час передачі, а також LNA з антеною під час прийому&lt;br&gt;<br /> 3.LNA, або Low-Noise Amplification - малошумне посилення.&lt;br&gt;<br /> <br /> Специфікація накладає деякі обмеження на роботу RF-частини. Джерело живлення повинно давати від 2.7 до 5 вольт, і повинно працювати при температурах від -20 до +60 C, а його ефективність повинна становити принаймні 30% при 140 мА. Вихідна потужність повинна також відключатися під час прийому. Один з продуктів, що відповідає цим вимогам, називається &quot;MAX2240&quot;. Два цифрових керуючих біта використовуються для установки VGA (Variable Gain Amplification) на 4 окремих рівня, результатом чого є 4 окремих рівня вихідної потужності.<br /> <br /> = Установка з'єднання в Bluetooth =<br /> <br /> Цей розділ описує основні процедури, які повинні бути виконані пристроями Bluetooth, щоб встановити між ними з'єднання. Розгляньте наступний сценарій: чоловік гуляє з готелю і хоче скористатися своєю електронною поштою за допомогою пристрою Bluetooth, яким може бути ноутбук або PDA. Що він мав би зробити? Він натиснув би на меню або піктограму поштової програми. Пристрій автоматично виконав б наступні кроки (крім кроку реєстрації, актуального в разі, якщо пристрій вперше використовується в цьому середовищі):<br /> <br /> :1. ''Запит:'' пристрій при вступі в нове середовище автоматично ініціалізувати б запит, щоб з'ясувати, які пристрої є доступними в межах його радіуса дії. Це приведе до наступного:&lt;br&gt;<br /> ::а) Всі доступні прилеглі пристрої дадуть відповідь.<br /> ::б) Пристрій вибирає одне з відповіли пристроїв.<br /> <br /> :2. ''Пейджинг'': пристрій викличе baseband-процедуру, звану пейджинг. У результаті відбувається синхронізація пристрою з пунктом доступу, серед інших необхідних ініціалізації.&lt;br&gt;<br /> :3. ''Встановлення з'єднання'': LMP встановить з'єднання з точкою доступу. Оскільки додаток в цьому випадку поштове (email), буде використовуватися ACL з'єднання.<br /> <br /> Далі будуть виконуватися нижченаведені дії по встановленню.<br /> <br /> :4. ''Сервіс'': LMP буде використовувати протокол SDP для встановлення, який сервіс є доступним, зокрема, поштовий сервіс, або потрібно звернеться до іншого хосту. Припустимо, що сервіс є доступним, інакше програма не може далі діяти. Інформація щодо інших сервісних послуг може бути також представлена користувачеві.&lt;br&gt;<br /> :5. ''Канал L2CAP'': На основі інформації, отриманої від SDP, пристрій створить канал L2CAP до пункту доступу. Він може використовуватися безпосередньо додатком або іншим протоколом, наприклад, RFCOMM.&lt;br&gt;<br /> :6. ''Канал RFCOMM'': В залежності від потреби поштового програми RFCOMM або інший канал (у випадку інших додатків) буде створено згідно з L2CAP каналу. Ця можливість дозволяє використовувати додатки, розроблені для послідовних портів, щоб працювати без модифікації по Bluetooth-платформ.&lt;br&gt;<br /> :7. ''Безпека'': Якщо пункт доступу обмежує доступ понад певної кількості користувачів або пропонує безпечне з'єднання режиму людям, які зареєструвалися раніше, тоді пункт доступу пошле запит безпеки при встановленні з'єднання. Користувач повинен знати правильний PIN-код для доступу до сервісу. Зверніть увагу, що PIN-код не передається по бездротовому каналу, використовується інший код, що згенерував з нього, тому PIN-код досить складно підібрати. При використанні безпечного режиму буде вироблено кодування передачі.&lt;br&gt;<br /> :8. ''PPP'': Оскільки PPP-з'єднання використовується з послідовного модему як при dial-up, те ж саме додаток зможе тепер запустити PPP через RFCOMM (через емульованого послідовний порт). Ця з'єднання дозволить користувачеві отримати доступ до його поштової скриньки тощо.&lt;br&gt;<br /> :9. ''Мережеві протоколи'': Мережеві протоколи типу TCP / IP, IPX, Appletalk можуть одержувати і передавати дані по каналу без труднощів.<br /> <br /> В описаних вище процедурах для користувача взаємодія потрібна тільки при використанні логіна для входу в систему для електронної пошти і для додаткового захисту, яка буде здійснена. Решта кроки автоматичні. Вищезазначені процедури описані докладно, щоб продемонструвати процес встановлення підключення. Пояснення вищезазначених процедур потребує короткого опису пристрою годин на Bluetooth.<br /> <br /> '''Годинник''': Кожен Bluetooth модуль має вбудовану систему часу, яка визначає час і частотні передачі. Годинники Bluetooth є вільно йдуть часасмі, які ніколи не коригуються і ніколи не вимикаються. Для синхронізації з іншими модулями використовуються тільки зміщення (величина, на яку відрізняється час в інших модулях в порівнянні з &quot;рідними&quot; годинником), накладене на &quot;рідні&quot; годинник, - тимчасові годинник Bluetooth, які взаємно синхронізовані. Годинники Bluetooth не мають ніякого відношення до часу доби. Годинники Bluetooth дуже важливі для трансівера Bluetooth через синхронізації безлічі важливих подій, без яких неможлива зв'язок. Одиниця часу - принаймні половина TX або RX довжини слота, або 312.5 мікросекунд. Годинники мають денний цикл. Якщо годинник обладнані лічильником, 28-бітний лічильник вимагає обороти близько 228 1. LSB відраховує кванти по 312.5 мікросекунд, задаючи тактову частоту 3.2 КГц.<br /> <br /> Синхронізація і частота на каналі piconet визначені Bluetooth-годинами &quot;майстра&quot;. Коли мережа piconet сформувалася, відлік годин &quot;майстри&quot; передається на підпорядковані пристрої. Вони зберігають необхідне значення зміщення, яке потрібно використовувати при з'єднанні з даними &quot;майстром&quot; і використовуються для синхронізації каналу. Оскільки власні тимчасові координати (години) не змінюються, то можливо використовувати різні зміщення для реєстрації в різних мережах piconet.<br /> <br /> Мінімальна необхідна точність годин -/-20 ppm в активному режимі, і/-250ppm в режимі малої активності, наприклад, Hold, Sniff, Standby і Park.<br /> <br /> :'''Запит та пейджинг'''<br /> <br /> Це початкові кроки в процесі встановлення з'єднання.<br /> <br /> Пристрій знаходиться в режимі Standby за замовчуванням. У цьому стані йдуть тільки рідні годинник і споживана потужність дуже низька. Можна вийти з цього режиму і увійти в режими [[Запит (Inquiry)]], [[Перегляд / сканування запиту (Inquiry Scan)]], [[Відповідь на запит (Inquiry Response)]], [[Пейджинг (Page)]] або [[Перегляд / сканування пейджинга (Page Scan)]], [[Відповідь пейджинга]].<br /> <br /> <br /> :'''Встановлення зв'язку'''<br /> <br /> Як тільки пристрій буде перебувати в стані зв'язку, LMP може починати встановлювати з'єднання. З'єднання L2CAP базуються на концепції каналів, які визначаються ідентифікаторами каналу, аналогічними сокетами в TCP / IP. Канал, відмінний від каналу piconet, ідентифікується адресою пристрою, з яким створено двосторонню з'єднання, і ідентифікатором каналу. Основні кроки в установці з'єднання в підсумку виглядають так:<br /> <br /> :1. Пакети POLL і відповідь використовуються для передачі інформації конфігурації без взаємодії хоста.&lt;br&gt;<br /> :2. Відправляється пакет LMP_host_connect_request.&lt;br&gt;<br /> :3. Віддалене пристрій відповідає LMP_NOT_ACCEPTED, якщо додаток, запитувана першим пристроєм, не хоче або не може відповісти. Інакше надсилається відповідь LMP_ACCEPTED.&lt;br&gt;<br /> :4. Відповідає пристрій може запитати про відключення ролі, якщо це буде потрібно з деяких причин. Перший пристрій відповідає відповідним пакетом для прийняття або не прийняття запиту.<br /> <br /> З'єднання встановлено на рівні Link Manager.<br /> <br /> Додаток може не бути поінформоване про те, які послуги є доступними, і буде використовувати SDP, щоб це виявити.<br /> <br /> :'''SDP'''<br /> <br /> Зміни середовища Bluetooth відбуваються часто, отже, доступні послуги повинні бути виявлені в полі зору. SDP забезпечує кошти програми для виявлення, які сервіси є доступними, і їх характеристики, як описано в основних специфікаціях.<br /> Пристрій Bluetooth, послуги якого повинні бути виявлені, запускає SDP сервер. Для виявлення послуг інших пристроїв запускає SDP клієнта. Один клієнт може запущено для кожної програми, але один пристрій може запустити тільки один сервер SDP. Сервер SDP обслуговує сервісну запис кожної служби, що дозволяє пристрою виявлятися. Клієнт надсилає запит на сервер. Запит може бути пошуком специфічного класу сервісних послуг або переглядом всіх класів доступних сервісів. Сервер дає відповідний відповідь. Якщо пристрій сервера має тільки декілька сервісів, вони не можуть бути розділені на класи та сервісні опису не відправляються пристрою. В іншому варіанті опису класу відправляються і клієнт може продовжувати вивчати деталі в межах класу. SDP тільки дозволяє сервісів бути виявленими. Доступ повинен бути через інші протоколи, засновані на L2CAP. L2CAP з'єднання Інформація, отримана через LMP з'єднання і через SDP, буде використовуватися L2CAP, щоб встановити канал для програми. L2CAP встановлює лише зв'язку ACL з'єднання.<br /> З'єднання L2CAP базуються на концепції каналів, які визначаються ідентифікаторами каналу, аналогічними роз'ємів в IP TCP. Канал, відмінний від каналу piconet, ідентифікується адресою пристрою, до якого створено з'єднання, і ідентифікатором каналу. Кожен канал приймається до заповнення дуплексу, з QoS специфікацією в кожному напрямку. Канал може бути двухточечной або багатоточковий. L2CAP встановлює з'єднання, коли на нього додатком виражений запит і з'єднання на потрібний пристрій ще не було встановлено. Запити від нижніх рівнів щодо з'єднань, необхідних програмами на віддалених пристроях, також обробляються L2CAP відповідно до залученим додатком.<br /> <br /> SCO з'єднання не проходять по L2CAP, але посилають їх дані безпосередньо Baseband. L2CAP встановлює окремий сигнальний канал для запиту з'єднання, конфігурації, роз'єднання і пр. (для випробування). L2CAP-пакети не забезпечують CRC або інші перевірки помилок, покладаючись на смугу baseband для захисту даних і впорядкованої доставки.<br /> <br /> Взаємодія цього протоколу з верхніми і нижніми рівнями розглядається в подіях і діях. Події - всі повідомлення, отримані L2CAP від більш низьких або більш високих рівнів, у той час як дії - відповіді, зроблені для них. Нижнім рівнем може бути LMP або HCI, в той час як більш високим рівнем може бути будь-який додаток. Типова послідовність подій і дій для встановлення з'єднання може бути наступна:<br /> <br /> :1. Подія і Дія 0: Подія - це запит з'єднання від більш високого рівня. Дія полягає в тому, що пристрій L2CAP посилає пакет запиту віддаленого L2CAP. Цей пакет на віддалене пристрій доставляє baseband.&lt;br&gt;<br /> :2. Подія і Дія 1: Віддалений L2CAP отримує цей пакет і відповідає з пакетом у відповідь підключення. Перед виконанням L2CAP контактує з віднесеним додатком, щоб перевірити, чи буде потрібний запит фактично оброблено тим додатком.&lt;br&gt;<br /> :3. Подія і Дія 2: Прийом у відповідь пакету - подія для локального пристрою L2CAP. Взаємодія запрошувати про параметри конфігурації: максимальний модуль payload і межі часу очікування.&lt;br&gt;<br /> :4. Подія і Дія 3: Запит конфігурації - подія для віддаленого L2CAP. Його дія - відповідь конфігурації. Також, можна посилати його власної конфігурації запит про додаткові параметри.&lt;br&gt;<br /> :5. Подія і Дія 4: Вищезгаданий пакет - подія для місцевого пристрою. Воно відповідає з відповіддю конфігурації.<br /> <br /> Ініціатором в місцевому пристрої виступає L2CAP, адресатом - L2CAP в пункті доступу або іншому пристрої Bluetooth, з яким входить у контакт. Зверніть увагу, що за вказаним на стрілках, що вказують до ініціатора або адресату - події для L2CAP, в той час як стрілки, що вказують за межі - дії. Назви, що починаються з L2CAP, є з'єднаннями між двома L2CAP на різних пристроях. Вертикальні рядки LP - Менеджери Зв'язки в цих двох пристроях. Назви, що починаються з WA, представляють собою з'єднання з додатком більш високого рівня, для якого встановлюється канал.<br /> <br /> Стану OPEN відзначають інтервал з'єднання додатків. Останні кроки у вищезгаданій таблиці відносяться до роз'єднання. Тепер можуть бути передані дані програми або можуть бути виконані [[процедури захисту]].<br /> <br /> :'''Зв'язок додатків'''<br /> <br /> Прикладні дані будуть тепер передані через з'єднання, оскільки всі визначені процедури встановлення з'єднання Bluetooth були виконані. Додатка необхідно запустити протокол більш високого рівня L2CAP. Bluetooth було визначено три використовуваних протоколу. Це:<br /> :'''RFCOMM'''&lt;br&gt;<br /> Це емуляція послідовного порту через бездротове з'єднання.&lt;br&gt;<br /> :'''SDP'''&lt;br&gt;<br /> Це Service Discovery Protocol, який допомагає пристроям виявити доступні послуги поблизу.&lt;br&gt;<br /> :'''TCS'''&lt;br&gt;<br /> Це Telephony Control Protocol Specification, описує управління запитом і передачу сигналів голосових каналів через Bluetooth. Всі користувальницькі додатки і інші існуючі механізми доступу до мережі, наприклад, IP TCP, PPP, IrDA OBEX, WAP і HomeRF можуть бути здійснені за рівнем L2CAP або вищезазначеним трьом протоколами, якщо додаток вибере використання їхніх послуг.<br /> <br /> Додаток в результаті повідомить, що більше не потрібно підключення, якщо воно не було зафіксовано протягом часу запуску програми. LMP посилає пакет LMP_detach пакет на віддалене пристрій, на який не потрібно відповідь. Відбувається роз'єднання.<br /> <br /> = Профілі Bluetooth =<br /> <br /> • Advanced Audio Distribution Profile (A2DP)<br /> <br /> A2DP розроблений для передачі двоканального стерео аудіопотоку, наприклад музики, до безпровідної гарнітури або будь-якого іншого пристрою. Профіль повністю підтримує низькокомпресуючий кодек Sub_Band_Codec (SBC) і опційно підтримує MPEG-1,2 аудіо, MPEG-2,4 ААС і ATRAC, здатний підтримувати кодеки визначені виробником.<br /> <br /> • Audio / Video Remote Control Profile (AVRCP)<br /> <br /> Цей профіль розроблений для управління стандартними функціями телевізорів, Hi-Fi устаткування і інше. Тобто дозволяє створювати пристрою з функціями дистанційного керування. Може використовуватися в сумісності з профілями A2DP або VDPT.<br /> <br /> • Basic Imaging Profile (BIP) <br /> <br /> Профіль розроблений для пересилки зображень між пристроями і включає можливість зміни розміру зображення і конвертацію в підтримуваний формат приймаючого пристрою.<br /> <br /> • Basic Printing Profile (BPP) <br /> <br /> Профіль дозволяє пересилати текст, e-mails, vCard і інші елементи на принтер. Профіль не вимагає від принтера специфічних драйверів, що вигідно відрізняє його від HCRP.<br /> <br /> • Common ISDN Access Profile (CIP) <br /> <br /> Профіль для доступу пристроїв до ISDN.<br /> <br /> • Cordless Telephony Profile (CTP) <br /> <br /> Профіль безпровідної телефонії.<br /> <br /> • Device ID Profile (DID) <br /> <br /> Профіль дозволяє ідентифікувати клас пристрою, виробника, версію продукту.<br /> <br /> • Dial-up Networking Profile (DUN) <br /> <br /> Протокол надає стандартний доступ до інтернету або іншого телефонного сервісу через Bluetooth. Базується на SPP, включає PPP і AT команди визначені в специфікації ETSI.<br /> <br /> • Fax Profile (FAX) <br /> <br /> Профіль надає інтерфейс між мобільним або стаціонарним телефоном і ПК на якому встановлено програмне забезпечення для факсів. Підтримує ITU T.31 і ITU T.32 набір AT ко-манд. Голосовий дзвінок або передача даних профілем не підтримується.<br /> <br /> • File Transfer Profile (FTP_profile) <br /> <br /> Профіль забезпечує доступ до файлової системи пристрою. Включає стандартний набір команд FTP, що дозволяє отримувати список директорій, зміни директорій, отримувати, передавати і видаляти файли. В якості транспорту використовується OBEX, базується на GOEP.<br /> <br /> • General Audio / Video Distribution Profile (GAVDP) <br /> <br /> Профіль є базою для A2DP і VDP.<br /> <br /> • Generic Access Profile (GAP) <br /> <br /> Профіль є базою для решти всіх профілів.<br /> <br /> • Generic Object Exchange Profile (GOEP) <br /> <br /> Профіль є базою для інших профілів передачі даних, базується на OBEX.<br /> <br /> • Hard Copy Cable Replacement Profile (HCRP) <br /> <br /> Профіль надає просту альтернативу кабельного з'єднання між пристроєм і принтером. Мінус профілю в тому, що для принтера необхідні специфічні драйвера, що робить профіль не універсальним.<br /> <br /> • Hands-Free Profile (HFP) <br /> <br /> Профіль використовується для з'єднання безпровідної гарнітури і телефону, передає монозвук в одному каналі.<br /> <br /> • Human Interface Device Profile (HID) <br /> <br /> Забезпечує підтримку пристроїв з HID (Human Interface Device), таких як мишки, джойстики, клавіатури та інші. Використовує повільний канал, працює на зниженій потужності.<br /> <br /> • Headset Profile (HSP) <br /> <br /> Профіль використовується для з'єднання безпровідної гарнітури і телефону. Підтримує мінімальний набір AT команд специфікації GSM для забезпечення можливості здійснювати дзвінки, відповідати на дзвінки, завершувати дзвінок, настроювати гучність.<br /> Підтримка гарнітурою профілю Headset (&quot;навушники&quot;). Профіль - набір функцій або можливостей, доступних для певного пристрою Bluetooth. Для спільної роботи Bluetooth-пристроїв необхідно, щоб всі вони підтримували загальний профіль. Через профіль Headset, за наявності Bluetooth 1.2 і вище, а також при його підтримці головним пристроєм, можна виводити на гарнітуру весь звуковий супровід роботи телефону. Наприклад, прослуховувати на гарнітурі всі сигнали підтвердження операцій, mp3-музыку з плеєра, мелодії дзвінка, звуковий ряд відеороликів. Також з підтримкою даного профілю з'являється можливість міняти гучність, здійснювати дзвінки, а також відповідати або відхиляти їх безпосередньо з гарнітури. Гарнітури, що підтримують такий профіль мають можливість передачі стереозвуку, на відміну від моделей, які підтримують тільки профіль Hands-Free.<br /> <br /> • Intercom Profile (ICP) <br /> <br /> Забезпечує голосові дзвінки між Bluetooth-сумісними пристроями.<br /> <br /> • LAN Access Profile (LAP) <br /> <br /> LAN Access profile забезпечує можливість доступу Bluetooth-пристроям до обчислювальних мереж LAN, WAN або Internet за допомогою іншого Bluetooth-пристроя, який має фізичне підключення до цих мереж. Bluetooth-пристрій використовує PPP поверх RFCOMM для установки з'єднання. LAP також допускає створення ad-hoc Bluetooth-сетей.<br /> <br /> • Object Push Profile (OPP) <br /> <br /> Базовий профіль для пересилки «об'єктів», таких як зображення, віртуальні візитні картки і ін. Передачу даних ініціює відправляючий пристрій (клієнт), а не приймальний (сервер).<br /> <br /> • Personal Area Networking Profile (PAN) <br /> <br /> Профіль дозволяє використовувати протокол Bluetooth Network Encapsulation як транспорт через Bluetooth-соединение.<br /> <br /> • Phone Book Access Profile (PBAP) <br /> <br /> Профіль дозволяє обмінюватися записами телефонних книг між пристроями.<br /> <br /> • Serial Port Profile (SPP) <br /> <br /> Профіль базується на специфікації ETSI TS07.10 і використовує протокол RFCOMM. Профіль емулює послідовний порт, надаючи можливість заміни стандартного RS-232 безпровідним з'єднанням. Є базовим для профілів DUN, FAX, HSP і AVRCP.<br /> <br /> • Service Discovery Application Profile (SDAP) <br /> <br /> Профіль використовується для надання інформації про профілі, які використовує пристрій-сервер.<br /> <br /> • SIM Access Profile (SAP, SIM) <br /> <br /> Профіль дозволяє дістати доступ до SIM-карти телефону, що дозволяє використовувати одну SIM-карту для декількох пристроях.<br /> <br /> • Synchronisation Profile (SYNCH) <br /> <br /> Профіль дозволяє синхронізувати особисті дані (PIM). Профіль запозичений із специфікації інфрачервоного зв'язку і адаптований групою Bluetooth SIG.<br /> <br /> • Video Distribution Profile (VDP) <br /> <br /> Профіль дозволяє передавати потокове відео. Підтримує H.263, стандарти MPEG-4 Visual Simple Profile, H.263 profiles 3, profile 8 підтримуються опціонально і не містяться в специфікації.<br /> <br /> • Wireless Application Protocol Bearer (WAPB) <br /> <br /> Протокол для організації P-to-P (Point-to-Point) з'єднання через Bluetooth.<br /> <br /> = Безпека Bluetooth =<br /> <br /> У червні 2006 року Авіша Вул (Avishai Wool) і Янів Шакед (Yaniv Shaked) опублікували статтю, що містить докладний опис атаки на bluetooth-пристрої. Матеріал містив опис як активної, так і пасивної атаки, що дозволяє дістати PIN код пристрою і надалі здійснити з'єднання з даним пристроєм. Пасивна атака дозволяє відповідно екіпірованому зловмисникові «підслуховувати» (sniffing) процес ініціалізації з'єднання і надалі використовувати отримані в результаті прослушки і аналізу дані для встановлення з'єднання (spoofing). Однозначно, для проведення даної атаки зловмисникові потрібно знаходиться в безпосередній близькості і безпосередньо у момент встановлення зв'язку. Це не завжди можливо. Тому з’явилася ідея активної атаки. Була виявлена можливість відправки особливого повідомлення в певний момент, що дозволяє почати процес ініціалізації з пристроєм зловмисника. Обидві процедури злому достатньо складні і включають декілька етапів, основний з яких збір пакетів даних і їх аналіз. Самі атаки засновані на вразливості в механізмі аутентифікації і створення ключа-шифру між двома пристроями. І тому перед викладом механізму атак розглянемо механізм ініціалізації bluetooth-з’єднання.<br /> <br /> == Вразливості і атаки Bluetooth ==<br /> <br /> === Базова pairing атака (атака на сполучення) ===<br /> <br /> Проаналізуємо дані, обмін якими йде впродовж процесу сполучення:<br /> <br /> [[Файл: Данні.jpg]]<br /> <br /> Представимо ситуацію: зловмисникові вдалося прослуховувати ефір і під час процедури сполучення, він перехопив і зберіг всі повідомлення. Далі знайти PIN можна використовуючи перебір.<br /> <br /> Перш за все необхідно скласти сам алгоритм перебору. Ми маємо в своєму розпорядженні перехоплені величини IN_RAND (він нешифрований) і BD_ADDR (нагадаємо, що адреси пристроїв видно в ефірі) і запускаємо алгоритм E22. Йому передаємо вищеперелічені дані і наш передбачуваний PIN. В результаті ми набудемо передбачуваного значення Kinit. Виглядає воно зразково так:<br /> <br /> Kinit = E22[IN_RAND, BD_ADDR(B), PIN'] де PIN' передбачуваний нами PIN-код<br /> <br /> Далі, повідомлення 2 і 3 піддаються XOR з тільки що отриманим Kinit. Отже, наступним кроком ми отримаємо LK_RAND(A) і LK_RAND(B) в чистому вигляді. Тепер ми можемо вирахувати передбачуване значення Kab, для чого проробляємо наступну операцію:<br /> <br /> LK_K(A)= E21[BD_ADDR(A), LK_RAND(A)] де LK_K(A|B) це проміжні величини<br /> <br /> LK_K(B)= E21[BD_ADDR(B), LK_RAND(B)]<br /> <br /> Kab = LK_K(A) XOR LK_K(B)<br /> <br /> Перевіримо PIN. Візьмемо отриманий Kab і перехоплений AU_RAND(A) і обчислимо SRES(A).<br /> <br /> Після порівнюємо отриманий результат з SRES(A)', номер, що зберігається в повідомлен-ні, 5:<br /> <br /> SRES(A)= E1[AU_RAND(A), Kab, BD_ADDR(B)]<br /> <br /> Якщо SRES(A)== SRES(A)' PIN успішно вгаданий. Інакше повторюємо послідовність дій спочатку з новою величиной PIN'.<br /> <br /> Першим, хто відмітив цю уразливість, був англієць Оллі Вайтхауз (Ollie Whitehouse) в квітні 2004 року. Він першим запропонував перехопити повідомлення під час сполучення і спробувати обчислити PIN методом перебору, використовуючи отриману інформацію. Проте, метод має один істотний недолік: атаку можливо провести тільки у випадку, якщо вдалося підслуховувати всі аутентифікаційні дані. Іншими словами, якщо зловмисник знаходився поза ефіром під час початку сполучення або ж упустив якусь величину, то він не має можливості продовжити атаку.<br /> <br /> === Re-pairing атака (атака на пересполучений) ===<br /> <br /> Вулу і Шакеду вдалося знайти вирішення труднощів, пов'язаних з атакою Вайтхауза. Був розроблений другий тип атаки. Якщо процес сполучення вже початий і дані упущені, ми не зможемо закінчити атаку. Але був знайдений вихід. Потрібно змусити пристрої спочатку ініціювати процес сполучення (звідси і назва). Дана атака дозволяє у будь-який момент почати вищеописану pairing атаку.<br /> <br /> Розглянемо наступну ситуацію. Допустимо, що пристрої вже встигли зв'язатися, зберегли ключ Kab і приступили до Mutual authentication. Від нас потрібно змусити пристрої наново почати pairing. Всього було запропоновано три методи атаки на переспряження, причому всі з них залежно від якості реалізації bluetooth-ядра конкретного пристрою. Нижче приведені методи в порядку убування ефективності:<br /> <br /> 1) За pairing слідує фаза аутентифікації. Master-пристрій посилає AU_RAND і чекає у відповідь SRES. У стандарті декларує можливість втрати ключа зв'язку. У такому разі slave посилає «LMP_not_accepted», повідомляючи master про втрату ключа. Тому основна мета зловмисника відстежити момент відправки AU_RAND master-пристрієм і у відповідь упровадити пакет LMP_not_accepted, що містить. Реакцією master буде реинициализация процесу pairing. Причому це приведе до анулювання ключа зв'язку на обох пристроях.<br /> <br /> 2) Якщо встигнути відправити IN_RAND slave-пристрію безпосередньо перед відправкою master-пристроєм величини AU_RAND, то slave буде упевнений, що на стороні master загублений ключ зв'язку. Це знову ж таки приведе до процесу реинициализации сполучення, але вже ініціатором буде slave.<br /> <br /> 3) Зловмисник чекає відправки master-пристроєм AU_RAND і відправляє у відповідь випадково SRES, що згенерував. Спроба аутентифікації провалена. Далі слідує низка повторних спроб аутентифікації(кількість залежить від особливостей реалізації пристроїв). За умови, що зловмисник продовжує вводити master-пристрій в оману, незабаром (по лічильнику невдалих спроб) пристроями буде ухвалено рішення об реинициализации сполучення.<br /> <br /> Використавши будь-який з цих методів, зловмисник може приступити до базової атаки на сполучення. Таким чином, маючи в арсеналі ці дві атаки, зловмисник може безперешкодно викрасти PIN-код. Далі маючи PIN-код він зможе встановити з'єднання з будь-яким з цих пристроїв. І варто врахувати, що в більшості пристроїв безпека на рівні служб, доступних через bluetooth, не забезпечується на належному рівні. Більшість розробників роблять ставку саме на безпеку встановлення сполучення. Тому наслідки дій зловмисника можуть бути різними: від крадіжки записника телефону до встановлення вихідного виклику з телефону жертви і використання його як прослуховуючого пристрою.<br /> <br /> Ці методи описують, як примусити пристрої «забути» link key, що само по собі веде до повторного pairing, а значить, зловмисник може підслуховувати весь процес із самого початку, перехопити всі важливі повідомлення і підібрати PIN.<br /> <br /> == Оцінка часу підбору PIN-кода ==<br /> <br /> У протоколі Bluetooth активно використовуються алгоритми E22, E21, E1, засновані на шифрі SAFER+. Те що вразливість відноситься до критичних підтвердив Брюс Шнайер (Bruce Schneier). Підбір PIN-a на практиці чудово працює. Нижче приведені результати отримані на Pentium IV на 3 Ггц:<br /> <br /> [[Файл:Розшифрування.JPG]]<br /> <br /> Конкретні реалізації вищеописаних атак можуть працювати з різною швидкістю. Способів оптимізації дуже багато: особливі налаштування компілятора, різні реалізації циклів, умов і арифметичних операцій. Авіша Вул (Avishai Wool) і Янів Шакед (Yaniv Shaked) зробили прорив, знайшовши спосіб скоротити час перебору PIN-кода в рази. Ця оптимізація виходить за рамки даної статті, але, варто відзначити, що мова йде про оптимізації базових алгоритмів стека bluetooth. В світлі сучасних технологій (зокрема nVidia CUDA) результати могли бути ще краще.<br /> <br /> Збільшення довжини PIN-кода не є панацеєю і лише трохи збільшує час перебору. Тільки сполучення пристроїв в безпечному місці може частково захистити від описаних атак. Приклад bluetooth гарнітура або автомобільний handsfree. Ініціалізація зв'язку (при включенні) з даними пристроями може відбуватися багато разів протягом дня, і не завжди у користувача є можливість знаходитися при цьому в захищеному місці. Втім, атаки подібного вигляду не будуть дуже популярні, принаймні, поки не буде реалізовано доступних апаратних засобів і універсальних програмних пакетів.<br /> <br /> Впровадження NFC є ефективним рішенням проти даного виду атак, але в цілому, ситуація не зміниться на краще до появи на ринку достатньої кількості рішень на Bluetooth 2.1 (з підтримкою NFC), а через їх зворотну сумісність з попередніми версіями протоколу, вищевикладені атаки будуть актуальні ще достатньо тривалий час.<br /> <br /> = Застосування =<br /> <br /> === Апаратне забезпечення ===<br /> <br /> Радіус роботи пристроїв BT2 не перевищує 15 метрів, для BT1 до 100 м (клас А). Ці числа декларуються стандартом для прямої видимості, в реальності не варто очікувати роботу на відстані більше 10-20 м. Такої далекодії недостатньо для ефективного застосування атак на практиці. Тому, ще до детального опрацювання алгоритмів атаки, на Defcon-2004 публіці була представлена ​​антена-гвинтівка BlueSniper, розроблена Джоном Херінгтона (John Herington). Пристрій підключається до портативного пристрою — ноутбуку / КПК і має достатню спрямованість і потужність (ефективна робота до 1,5 км).<br /> <br /> '''Програмне забезпечення'''<br /> <br /> '''Blueman''' - комп'ютерна програма для створення з'єднань з різними Bluetooth-приладами.<br /> <br /> '''Функції:'''<br /> <br /> •Створення мережевих з'єднань :<br /> •Персональна мережа (PAN), у тому числі спільно з програмою NetworkManager. Надається базовий DHCP-клієнт для PAN.<br /> •Підключення до інтернету через мобільні пристрої з використанням DUN-профілю. Мобільні мережі що підтримуються: GPRS, EDGE, 3G.<br /> •Спільна робота з програмами NetworkManager і ModemManager за допомогою додаткових модулів(плагінів) Blueman.<br /> •Обмін файлами між комп'ютером і Bluetooth-пристроєм по протоколу OBEX.<br /> •Підключення:<br /> •Пристрої введення.<br /> •Аудіо-пристрої (наприклад - навушникі). Підтримка роботи із звуковим сервером PulseAudio.<br /> <br /> = Питання до технології Bluetooth =<br /> <br /> #В чому полягає суть методу FHSS?<br /> #У чому переваги Bluetooth 2.1 від 2.0?<br /> #Суть профілю Bluetooth Headset Profile (HSP).<br /> #Який радіус роботи пристроїв BT1 і BT2?<br /> #Які є три етапи установки зв'язку bluetooth?<br /> #Що можна сказати про безпеку bluetooth з'єднання?<br /> #Які можливості надає профіль Audio / Video Remote Control Profile (AVRCP)?<br /> #Опишіть процес забезпечення безпеки?<br /> #Яким чином здійснюється зв'язок між двома телефонами по Bluetooth<br /> #Яке призначення профілю Fax Profile (FAX)<br /> #Принципи методів атаки на переспряження<br /> #Основні недоліки Bluetooth?<br /> #Хто зробив прорив, знайшовши спосіб скоротити час перебору PIN-кода в рази?<br /> #Чим відрізняється пасивна атака на PIN-код від активної?<br /> #Для чого був розроблений профіль Basic Imaging Profile (BIP)?<br /> #Що таке інтерференція?<br /> #Як здійснюється передача?Пакетами?Якщо так то яка величина пакета?<br /> #Чи має блютус MAC-адреси?<br /> <br /> = Ресурси Internet =<br /> <br /> * http://www.bluetooth.org — офіційний сайт групи розробників технології (містить специфікації)<br /> * http://www.bluetooth.com — офіційний сайт для користувачів технології<br /> * http://www.bluesoleil.com<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> [[category:Комп'ютерні мережі]]</div>

ENergyKos https://wiki.cusu.edu.ua/index.php/%D0%A2%D0%B5%D1%85%D0%BD%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%B3%D1%96%D1%8F_Bluetooth 2013-01-14T08:32:47Z

<p>ENergyKos: </p> <hr /> <div>= Вступ до теми Bluetooth =<br /> [[Файл:Bluetooth.png|thumb|Логотип Bluetooth]]<br /> Специфікація Bluetooth була розроблена групою Bluetooth Special Interest Group (Bluetooth SIG), яка була заснована 20 травня 1998 році. У неї увійшли компанії Ericsson, IBM, Intel, Toshiba і Nokia. Потім багато компаній, включаючи Microsoft, Lenovo і Motorola, вступили в неї як асоційовані члени. Будь-яка компанія, яка планує розробляти пристрої Bluetooth, може безкоштовно увійти в цю групу. У SIG вже складається близько 2000 компаній. Згодом Bluetooth SIG і IEEE досягли угоди, на основі якої специфікація Bluetooth стало частиною стандарту IEEE 802.15.1. Роботи із створення Bluetooth компанія Ericsson Mobile Communication почала в 1994 році. Спочатку ця технологія була пристосована під потреби системи FLYWAY у функціональному інтерфейсі між мандрівниками та системою.<br /> <br /> '''Назва Bluetooth''' (&quot;синій зуб&quot;) походить від прізвища середньовічного короля Данії Гаральда I Синєзубого (норв. Harald Blåtann). Гаральд вмів посадити за стіл переговорів ворогуючі партії, домовляючись з кожною партією окремо, тому назва Bluetooth стала відповідним ім'ям для технології, що дозволяє різним пристроям спілкуватися один з одним. Використовуючи перші літери імені короля (руни B та H) у комбінації, створено й логотип технології.<br /> <br /> На відміну від технології інфрачервоного зв'язку IrDA (Infrared Direct Access), що працює за принципом &quot;точка-точка&quot; в зоні прямої видимості, технологія Bluetooth розроблялася для роботи як за принципом &quot;точка-точка&quot;, так і в якості багатоточкового радіоканалу, керованого багаторівневим протоколом , схожим на протокол мобільного зв'язку GSM. Bluetooth стала конкурентом таких технологій, як IEEE 802.11, HomeRF і IrDA, хоча остання і не призначена для побудови локальних мереж, але є найпоширенішою технологією бездротового з'єднання комп'ютерів і периферійних пристроїв. <br /> <br /> ''Основне призначення Bluetooth'' - забезпечення економного (з точки зору споживаного струму) і дешевого радіозв'язку між різноманітними типами електронних пристроїв. Причому, велике значення приділяється компактності електронних компонентів, що дає можливість застосовувати Bluetooth у малогабаритних пристроях розміром з наручний годинник. Bluetooth забезпечує обмін інформацією між такими пристроями як кишенькові і звичайні персональні комп'ютери, мобільні телефони, ноутбуки, принтери, цифрові фотоапарати, мишки, клавіатури, джойстики, навушники, гарнітури на надійній та недорогій радіочастоті для ближнього зв'язку. Bluetooth дозволяє цим пристроям обмінюватись інформацією, коли вони знаходяться в радіусі від 10 до 100 метрів один від одного, навіть в різних приміщеннях. Дальність дуже сильно залежить від механічних та радіо перешкод.<br /> <br /> Технологія Bluetooth спеціально розроблена для забезпечення дешевою, стійкої, ефективної, високоємного зв'язку, для роботи з голосом і передачі даних, з наступними '''характеристиками:'''&lt;br/&gt;<br /> <br /> :1.Швидкість передачі / прийому 1 Мбіт / с, при використанні каналу з максимально можливою шириною смуги.&lt;br/&gt;<br /> :2.Швидкі перемикання частоти, щоб уникнути інтерференції.&lt;br/&gt;<br /> :3.Адаптивна вихідна потужність для мінімізації перешкод.&lt;br/&gt;<br /> :4.Короткі пакети даних для мінімізації потужності під час перешкод.&lt;br/&gt;<br /> :5.Швидке впізнання (підтвердження).&lt;br/&gt;<br /> :6.CVSD (Continuous Variable Slope Delta Modulation) голосове кодування, яке дає можливість роботи з високими частотами помилок по :бітам.&lt;br/&gt;<br /> :7.Гнучкі типи пакетів, які підтримують широкий спектр додатків.&lt;br/&gt;<br /> :8.Ненапружений &quot;бюджет зв'язку&quot;, що підтримує недорогу інтеграцію окремих елементарних сигналів.&lt;br/&gt;<br /> :9.Інтерфейс передачі / прийому, спеціально пристосований для мінімізації енергоспоживання.&lt;br/&gt;&lt;br/&gt;<br /> <br /> Ці властивості дають технології Bluetooth можливість забезпечувати надзвичайно гнучкий зв'язок з високими швидкостями передачі даних навіть за наявності серйозних перешкод. При завідомо хорошому прийомі в сприятливих умовах передачі сигналу, в міру посилення перешкод, падіння якості переданого сигналу буде залишатися мінімальним і поступовим, що дає можливість збереження стабільного зв'язку.<br /> <br /> Bluetooth має RF (Radio Frequency) специфікації для передачі голосу і даних на короткі відстані, &quot;точка-мультиточка&quot;.&lt;br/&gt;&lt;br/&gt;<br /> <br /> Радіус роботи пристроїв BT2 не перевищує 15 метрів, для BT1 до 100 м (клас А). Ці числа декларуються стандартом для прямої видимості, в реальності не варто чекати роботу на відстані більше 10-20 метрів. Такого дальнодії недостатньо для ефективного застосування атак на практиці. Тому, ще до детального опрацьовування алгоритмів атаки, на Defcon-2004 публіці була представлена антена-гвинтівка BlueSniper, розроблена Джонном Херінгтоном (John Herington). Пристрій підключається до портативного пристрою ноутбуку/КПК і має достатню спрямованість і потужність (ефективна робота до 1,5 км.)<br /> <br /> = Принцип дії Bluetooth =<br /> <br /> Радіозв'язок Bluetooth здійснюється в '''ISM''' діапазоні (англ. Industry, Science and Medicine - смуга промислового, наукового та медичного застосування), який використовується в різних побутових приладах і безпровідних мережах (вільний від ліцензування діапазон 2,4-2,4835 Ггц). Спектр сигналу формується по методу FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum псевдовипадкова перебудова робочої частоти). Метод FHSS простий в реалізації, забезпечує стійкість до широкосмугових перешкод, а устаткування коштує недорого.<br /> <br /> Згідно '''алгоритму FHSS''', в Bluetooth частота сигналу, що несе, стрибкоподібно міняється 1600 разів в секунду (всього виділяється 79 робочих частот шириною в 1 Мгц, а в Японії, Франції і Іспанії смуга вже 23 частотних каналу). Послідовність перемикання між частотами для кожного з'єднання є псевдовипадковою і відома тільки передавачу і приймачу, які кожні 625 мкс (один часовий слот) синхронно перебудовуються з однієї частоти, що несе, на іншу. Таким чином, якщо поряд працюють декілька пар приймач-передавач, то вони не заважають один одному. Цей алгоритм є також складовою частиною системи захисту конфіденційності передаваної інформації: перехід відбувається по псевдовипадковому алгоритму і визначається окремо для кожного з'єднання. При передачі цифрових даних і аудіосигналу (64 Кбіт/с в обох напрямах) використовуються різні схеми кодування: аудио-сигнал не повторюється (як правило), а цифрові дані у разі втрати пакету інформації будуть передані повторно. Без перешкодостійкого кодування це забезпечує передачу даних зі швидкостями 723,2 Кбіт/с із зворотним каналом 57,6 Кбіт/с, або 433,9 Кбіт/c в обох напрямах.<br /> <br /> Для '''повнодуплексної''' передачі використовується '''дуплексний''' режим з тимчасовим розділенням (TDD). Підтримується ''ізохронна'' і ''асинхронна'' передача даних і забезпечується проста інтеграція з TCP / IP. Енергоспоживання пристроїв Bluetooth має бути в межах 0.1 Вт. Кожен пристрій має унікальну 48-бітову мережеву адресу, сумісний з форматом стандарту локальних мереж IEEE 802.<br /> <br /> = Специфікації Bluetooth =<br /> <br /> == Bluetooth 1.0 ==<br /> <br /> Пристрої версій 1.0 (1998) і 1.0B мали погану сумісність між продуктами різних виробників. У 1.0 і 1.0B була обов'язковою передача адреси пристрою (BD_ADDR) на етапі встановлення зв'язку, що робило неможливою реалізацію анонімності з'єднання на протокольному рівні і було основним недоліком даної специфікації.<br /> <br /> == Bluetooth 1.1 ==<br /> <br /> У Bluetooth 1.1 було виправлено безліч помилок, знайдених в 1.0B, ''додана підтримка для нешифрованих каналів, індикація рівня потужності сигналу'', що приймається (RSSI).<br /> <br /> == Bluetooth 1.2 ==<br /> <br /> У версії 1.2 була додана технологія адаптивної перебудови робочої частоти (AFH), що поліпшило опірність до електромагнітної інтерференції (перешкод) шляхом використання рознесених частот в послідовності перебудови. Також збільшилася швидкість передачі і додалася технологія eSCO, яка покращувала якість передачі голосу шляхом повторення пошкоджених пакетів. У HCI додалася підтримка трьох-провідного інтерфейсу UART.<br /> <br /> Головні поліпшення включають наступне:<br /> <br /> •Швидке підключення і виявлення.<br /> •Адаптивна перебудова частоти з розширеним спектром (AFH), яка підвищує стійкість до радіоперешкод.<br /> •Вищі, ніж у 1.1, швидкості передачі даних, практично до 721 кбіт / с.<br /> •Розширені Синхронні Підключення (eSCO), які покращують якість передачі голосу в аудіопотоку, дозволяючи повторну передачу пошкоджених пакетів, і при необхідності можуть збільшити затримку аудіо, щоб надати кращу підтримку для паралельної передачі даних.<br /> •В Host Controller Interface (HCI) додана підтримка трипровідною інтерфейсу UART.<br /> •Затверджено як стандарт IEEE Standard 802.15.1-2005.<br /> Введені режими управління потоком даних (Flow Control) і повторної передачі (Retransmission Modes) для L2CAP.<br /> <br /> == Bluetooth 2.0 + EDR ==<br /> <br /> Bluetooth версії 2.0 був випущений 10 листопада 2004 Має зворотну сумісність з попередніми версіями 1.x. Основним нововведенням стала підтримка Enhanced Data Rate (EDR) для прискорення передачі даних. Номінальна швидкість EDR близько 3 Мбіт / с, проте на практиці це дозволило підвищити швидкість передачі даних тільки до 2,1 Мбіт / с. Додаткова продуктивність досягається за допомогою різних радіо технологій для передачі даних.<br /> <br /> Стандартна (базова) швидкість передачі даних використовує GFSK-модуляцію радіосигналу при швидкості передачі в 1 Мбіт / с. EDR використовує поєднання модуляцій GFSK і PSK з двома варіантами, π/4-DQPSK і 8DPSK. Вони мають великі швидкості передачі даних по повітрю — 2 і 3 Мбіт / с відповідно.<br /> <br /> Bluetooth SIG видала специфікацію як «Технологія Bluetooth 2.0 + EDR», яка передбачає, що EDR є додатковою функцією. Крім EDR є й інші незначні удосконалення до 2.0 специфікації, і продукти можуть відповідати «Технології Bluetooth 2.0», не підтримуючи вищу швидкість передачі даних. Принаймні одне комерційне пристрій, HTC TyTN Pocket PC, використовує «Bluetooth 2.0 без EDR» у своїх технічних специфікаціях.<br /> <br /> Згідно з 2.0 + EDR специфікацією, EDR забезпечує наступні переваги:<br /> <br /> •Збільшення швидкості передачі в 3 рази (2,1 Мбіт / с) в деяких випадках.<br /> •Зменшення складності декількох одночасних підключень через додаткової смуги пропускання.<br /> •Нижче споживання енергії завдяки зменшенню навантаження.<br /> <br /> == Bluetooth 2.1 ==<br /> <br /> У Bluetooth версії 2.1 (2007) додана ''технологія розширеного запиту характеристик пристрою'' (для додаткової фільтрації списку при спряжуванні), ''енергозберігаюча технологія'' (Sniff Subrating), яка дозволяє збільшити тривалість роботи пристрою від одного заряду акумулятора в 3-10 разів. Крім того оновлена специфікація істотно спрощує і прискорює встановлення зв'язку між двома пристроями, дозволяє проводити оновлення ключа шифрування без розриву з'єднання, а також робить вказані з'єднання захищенішими, завдяки використанню технології Near Field Communication.<br /> <br /> == Bluetooth 3.0 ==<br /> <br /> Робоча група з розробки стандарту бездротової передачі даних Bluetooth, 21 квітня 2009 випускає специфікацію Bluetooth 3.0. Модулі з підтримкою нової специфікації поєднуватимуть в собі дві радіосистеми. Перша, з низьким енергоспоживанням, забезпечує передачу даних на звичайній для другої версії Bluetooth швидкості в три мегабіти в секунду. Інша, високошвидкісна і сумісна із ''стандартом 802.11'', забезпечує швидкості, порівнянні із швидкістю мереж '''Wi-Fi'''. Варто відзначити, що Bluetooth 3.0 використовує стандарт 802.11 без суфікса, тобто формально не сумісний з такими специфікаціями Wi-Fi, як 802.11b/g або 802.11n. 802.11 — загальніший стандарт. Використання тієї або іншої радіосистеми залежить від розміру передаваного файлу. Невеликі файли передаватимуться по повільному каналу, а великі — по високошвидкісному. Після закінчення передачі модуль повернеться в режим зниженого енергоспоживання. Крім того, в Bluetooth 3.0 з'явиться можливість під назвою ''&quot;розширений контроль живлення&quot;'' (Enhanced Power Control). Вона дозволяє уникнути розриву з'єднання, якщо пристрій поклали в сумку або в кишеню.<br /> <br /> == Bluetooth 4.0 ==<br /> <br /> В грудні 2009 консорціум Bluetooth SIG анонсував ''стандарт Bluetooth 4.0 для електронних датчиків''. Новий стандарт ''призначений для передачі коротких пакетів'' даних обсягом по 8-27 байт зі швидкістю 1 Мбіт/с. Для порівняння, Bluetooth 3.0, розробка якого була завершена в квітні 2008, дозволяє передавати дані зі швидкістю до 24 Мбіт/с, але і призначений він для іншої сфери застосування. <br /> <br /> '''Bluetooth 4.0 планується використовувати''' в мініатюрних сенсорах, що розміщуються на тілі пацієнтів, в спортивного взуття, тренажерах тощо. Сенсори на базі нового стандарту зможуть передавати різну інформацію з навколишнього світу — температуру, тиск, вологість, швидкість пересування і так далі - на різні пристрої контролю, включаючи мобільні телефони. За словами представників консорціуму, окремий стандарт був розроблений у зв'язку з тим, що Bluetooth 3.0 і більш ранні версії не в змозі забезпечити необхідний низький рівень енергоспоживання. <br /> <br /> Перший чіп з одночасною підтримкою Bluetooth 4.0 і 3.0 випустив ST-Ericsson.<br /> <br /> = Означення по темі технологія Bluetooth =<br /> <br /> • '''Піконет''' - &quot;пікомережа&quot;:<br /> набір пристроїв, з'єднаних через технологію Bluetooth спеціальним способом. Піконет починається з двох з'єднаних пристроїв, таких як портативний ПК і стільниковий телефон, і може розростатися до восьми з'єднаних пристроїв ось чому потрібний адресний простір обмежений 3 бітами). Всі пристрої Bluetooth є одноранговими пристроями і мають ідентичну реалізацію. Однак при установці піконет один пристрій буде діяти як майстер для цілей синхронізації, а інший (і) - як слейв (и) для підтримки піконет-з'єднання.<br /> <br /> • '''Scatternet''' - &quot;мережа розкиду&quot;: Дві або більше незалежних і несинхронізованих мережі піконет, взаємодіючих між собою. Як показано на, пристрій-слейв, так само, як і пристрій-майстер в одній мережі піконет можуть встановлювати таке з'єднання, стаючи слейвом в іншій мережі піконет.<br /> <br /> • '''Пристрій майстер:''' пристрій у піконет, в якому генерація синхронизирующих імпульсів і послідовність стрибків використовуються для синхронізації всіх інших пристроїв у піконет.<br /> <br /> • '''Пристрій слейв:''' всі пристрої в піконет, які не є майстром (до 7 активних пристроїв на кожен пристрій майстер).<br /> <br /> • '''MAC-адреса:''' 3-бітний Media Access Control адреса, що використовується для розрізнення пристроїв, включених у піконет.<br /> <br /> • '''Парковані пристрої:''' пристрою в піконет, які синхронізовані, але не мають MAC-адрес.<br /> <br /> • '''Sniff Mode''' і '''Hold Mode:''' пристрої, синхронізовані в піконет і мають тимчасово введені режими збереження енергії, в яких активність пристроїв знижена.<br /> <br /> • '''Ad-hoc network''' (спеціальна мережа) - просто мережа, в якій взаємодії встановлюються між комплексними станціями в даній області покриття без використання точки доступу або сервера.<br /> <br /> • '''Link Manager Protocol''' - повідомлення LMP використовуються для налаштування зв'язку, безпеки та управління.&lt;br/&gt;&lt;br/&gt;<br /> <br /> ::'''Користувацькі моделі'''<br /> <br /> Користувацькі моделі описують, яким чином можна використовувати пристрої Bluetooth. У кожній моделі існує один або більше відповідних профілів, які визначають рівні протоколів і функції, які повинні бути використані. ''Наведений нижче опис - не детальний, і ці відомості не можна вважати повними.'' <br /> <br /> :''Internet Bridge''<br /> <br /> Користувацька модель Internet Bridge описує, яким чином мобільний телефон або бездротовий модем забезпечує dial-up з'єднання персонального комп'ютера без необхідності фізичного з'єднання з ПК. Цей сценарій з'єднання вимагає використання мережі протоколів, що складається з двох частин - одна для команд AT, для управління процесом передачі необхідних даних з мобільного телефону та інших пристроїв.<br /> <br /> :''Three-in-One Phone''<br /> <br /> Користувацька модель Three-in-One Phone описує, яким чином телефонний апарат може приєднуватися до трьох різних провайдерів мобільних послуг. Телефон може працювати як при бездротовому телефонному з'єднанні з громадською комутованій телефонною мережею в домашніх умовах, що оплачується за фіксованою таксою оператора телефонного зв'язку. Цей сценарій включає здійснення дзвінків через голосову базову станцію і прямих дзвінків між двома терміналами через базову станцію. За іншим сценарієм телефон може приєднуватися безпосередньо до інших телефонів, працюючи як &quot;walkie-talkie&quot; або як деяке розширення телефону - для такого способу ніякої додаткової оплати не потрібно. Нарешті, модель Three-in-One Phone може працювати як стільниковий телефон, приєднуючись до стільникової інфраструктурі. Бездротовий сценарій і сценарій двостороннього зв'язку використовують одну і ту ж мережу протоколів.<br /> <br /> :''Ultimate Headset''<br /> <br /> Користувацька модель Ultimate Headset визначається як бездротова трубка, обладнана Bluetooth. Ця модель може працювати в умовах віддаленого вхідного і вихідного аудіо-інтерфейсу пристрою. Цим пристроєм може бути мобільний телефон або ПК для аудіо-входу або виходу. Як і у випадку користувальницької моделі Internet Bridge, дана модель вимагає набору протоколів, що складається з двох частин, одна для команд AT, щоб керувати передачею необхідних даних, наприклад мовлення, з мобільного телефону та іншого пристрою. Команди AT контролюють телефони стосовно, наприклад, до процесу відповіді і до переривання дзвінків.<br /> <br /> :''LAN Access''<br /> <br /> Користувацька модель LAN Access схожа на користувальницьку модель Internet Bridge. Різниця полягає в тому, що призначена для користувача модель LAN Access не використовує протоколи для команд AT. Дана користувача модель описує, яким чином термінали введення даних використовують місце доступу LAN в якості бездротового з'єднання з локальною мережею. При встановленні з'єднанням термінали введення даних працюють, як якщо б це вони були приєднані до LAN через з'єднання dial-up.<br /> <br /> :''File Transfer''<br /> <br /> Користувацька модель File Transfer пропонує можливість передачі даних з одного пристрою Bluetooth на інше. У даній користувальницької моделі підтримуються файли, цілі папки, директорії і різноформатні потоки даних. Дана модель також пропонує можливість перегляду вмісту папок на віддаленому пристрої. Більш того, в даній користувальницької моделі підтримуються операції обміну, наприклад, візитними картками з використанням формату vCard. Модель File Transfer базується на GOEP.<br /> <br /> :''Synchronisation''<br /> <br /> Користувацька модель Synchronisation забезпечує можливості для автоматичної синхронізації між, наприклад, настільним ПК, портативним ПК, мобільним телефоном та ноутбуком. Дана користувача модель дозволяє проводити передачу візитних карток, списку завдань, записів з щоденника і т.д., і працювати далі з цією інформацією за допомогою комп'ютера, стільникового телефону і КПК, використовуючи звичайні протоколи і формати.<br /> <br /> = Короткий огляд стека протоколу =<br /> <br /> &lt;center&gt;[[Файл:Schema2.JPG]]&lt;/center&gt;<br /> <br /> Малюнок 1. Стек протоколу технології Bluetooth<br /> <br /> На малюнку показано, що стек протоколу складається з рівня радіо в основі, яке формує фізичний інтерфейс з'єднання. Рівень протоколу зв'язку baseband і Link Manager Protocol (LMP) встановлюють і контролюють з'єднання між пристроями Bluetooth. Ці три рівні підстави здійснені в обладнанні / програмному забезпеченні. Рівень Host Controller потрібно, щоб з'єднати за допомогою інтерфейсу Bluetooth з верхнім протоколом-L2CAP (Logical Link Control і Adaptation Protocol). Провідний контролер потрібно тільки тоді, коли L2CAP постійно знаходиться в програмному забезпеченні в хості. Якщо L2CAP is також на модулі Bluetooth цей рівень не потрібно, тому що L2CAP може безпосередньо зв'язуватися з LMP і baseband. Програми постійно знаходяться вище L2CAP. Наступні підрозділи дають короткий опис кожного рівня.<br /> <br /> '''Рівень зв'язку'''<br /> <br /> Зв'язок працює у вільному ISM діапазоні смузі близько 2.4GHz і використовує поширення спектру. Цей діапазон простирається від 2400 до 2483.5 МГЦ в більшості країн, і цілий діапазон використовується для оптимізації поширення спектру. Однак для деяких країн з меншим ISM діапазоном також використовується нижня шкала. Для поширення спектру використовується техніка frequency hopping (FH). Оскільки в цьому діапазоні можуть існувати і здійснювати втручання багаторазові нескоординовані мережі, використовуються швидкі FH і короткі передачі даних, оскільки відсоток помилки може бути високим, особливо з-за сильного втручання від мікрохвильових печей, які працюють у цій частоті. CVSD-кодування адаптоване під голосові передачі, які можуть викликати високий відсоток помилок. Додатково, заголовки пакетів захищені спеціальною схемою корекції помилок для додання стійкості проти збоїв.<br /> <br /> Переходи по частоті фіксуються на 2402 k МГц, де k = 0,1 ,..., 78. омінальная частота переходу - 1600 стрибків в секунду.<br /> <br /> '''Baseband'''<br /> <br /> Baseband - рівень протоколу, контролюючий зв'язок. Baseband контролює послідовності перельоту частоти і дбає про кодування рівня для безпечних з'єднань. Можуть бути встановлені два типи з'єднань:<br /> <br /> :SCO: Синхронне орієнтоване з'єднання. Ці сполуки передбачаються для передачі синхронних даних типу голос.<br /> <br /> :ACL: Асинхронне з'єднання. Такі з'єднання можуть використовуватися для додатків передачі даних, які не вимагають синхронного зв'язку.<br /> <br /> Baseband забезпечує функціональні можливості, необхідні для пристроїв, щоб синхронізувати їх годинник і встановлювати з'єднання. Також забезпечуються процедури запиту для виявлення адреси пристроїв, що знаходяться поблизу. Виправлення помилки для пакетів забезпечується в залежності від типу пакета. Різні типи пакету визначені для деяких загальних додатків, які відрізняються за їх місткості даних і накладних витрат по виправленню помилки. П'ять різних типів каналу забезпечуються для інформації контролю, інформацією управління з'єднанням, синхронними і асинхронними даними. Визначено функції, необхідні для генерації клавіш кодування і клавіш з'єднання. Більш детальний опис деяких з операцій baseband, пов'язаних з встановленням з'єднання, є в розділі.<br /> <br /> '''Протокол Менеджера зв'язку'''<br /> <br /> Основні функції LMP можна класифікувати <br /> :1. Управління мережею [[Використовувані означення|Piconet]]<br /> :2. Конфігурація сполук<br /> :3. Функції безпеки<br /> <br /> <br /> Рiconet є групою пристроїв, пов'язаних із загальним каналом, який ідентифікований з його унікальною послідовністю &quot;перельоту&quot;.<br /> <br /> Фундаментальні &quot;будівельні блоки&quot; топографії Bluetooth - це пристрої майстер і слейв, де пристрій майстер в піконет забезпечує генерацію синхронизирующих імпульсів і послідовність стрибків для синхронізації всіх інших пристроїв у піконет. Один з пристроїв, зазвичай той, який першим здійснив підключення, називається &quot;master&quot;. До master `у може бути активно приєднано до семи пристроїв і набагато більше може бути підключено в стані&quot; parked &quot;(низького енергоспоживання). Пристрої в мережі piconet можуть з'єднуватися один з одним за допомогою SCO або ACL. Канал управляється master `ом, за допомогою Lin Manager в кожному пристрої. Будь-які два або більше пристроїв для з'єднання повинні встановити між собою мережу piconet. У той же час кожен пристрій може одночасно належати декількох мереж. (Мал.2). Майстер також нумерує канали зв'язку. Майстер визначає шаблон, на якому будуть працювати всі слейв-пристрої його мережі піконет, і синхронізує її роботу.<br /> <br /> Стандарт Bluetooth має з'єднання незалежних і навіть не синхронізованих між собою піконет (до 10) в мережу scatternet. Для цього кожна пара пікомережі повинна мати як мінімум однин загальний пристрій, який буде майстром в одній і слейвом в іншій. Таким чином, в межах окремої scatternet з інтерфейсом Bluetooth може бути одночасно пов'язано максимум 71 пристрій, проте ніхто не обмежує застосування пристроїв-гейтів, які використовують той же інтернет для більш далекого зв'язку.<br /> <br /> <br /> &lt;center&gt;[[Файл:Schema3.JPG]]&lt;/center&gt;<br /> <br /> Малюнок 2: [[Використовувані означення|Piconet]] і [[Використовувані означення|Scatternet]].&lt;br&gt;<br /> a) piconet між двома пристроями (або один майстер і один слейв)&lt;br&gt;<br /> b) piconet між кількома пристроями (мультислейв до 7 &quot;слейвів&quot; з одним майстром)&lt;br&gt;<br /> c) scatternet, комбінація мереж piconet (може з'єднувати до 10 піконет).&lt;br&gt;<br /> <br /> LMP забезпечує функціональність приєднаний / від'єднаних пристроїв &quot;slave&quot;, обмін функціями між пристроями master і slave та з'єднання ACL / SCO. LMP також обробляє пристрої в режимах низького енергоспоживання, hold, sniff і park, створених для збереження енергії, якщо пристрої не мають даних для передачі.<br /> <br /> Завдання конфігурації з'єднання включають в себе параметри установки з'єднання, якість сервісу і контроль потужності, якщо це підтримується пристроєм. LMP також забезпечує ідентифікацію пристроїв, які будуть з'єднані, і управління клавішами з'єднання.<br /> <br /> '''Логічний контроль зв'язку і Адаптаційний протокол'''<br /> <br /> Це протокол, з яким взаємодіє більшість додатків, якщо ведучий контролер не використовується. Основні функції L2CAP:<br /> <br /> '''Мультіорганізація'''<br /> Протокол повинен дозволяти декільком додаткам одночасно використовувати з'єднання між двома пристроями.<br /> <br /> '''Сегментація і Повторне об'єднання'''<br /> <br /> Протокол повинен зменшити розмір пакетів, забезпечених додатками до розміру пакетів, прийнятих рівнем baseband. Сам L2CAP приймає розміри пакету до 64Кб, але пакети baseband можуть приймати до 2745 bits. Для отриманих пакетів повинна бути виконана зворотна процедура об'єднання сегментованих пакетів в належному порядку.<br /> <br /> '''Якість обслуговування'''<br /> <br /> L2CAP дозволяє додаткам вимагати QoS на деяких параметрах, типу пікової пропускної здатності, часу очікування та зміни затримки.<br /> <br /> В основному, L2CAP забезпечує функції мережевого рівня до додатків і більш високим протоколів.<br /> <br /> '''Інтерфейс головного контролера'''<br /> <br /> Основна структура, що показує, як рівні головного контролера розташовані всередині стека протоколу, зображена на Мал.3.<br /> <br /> &lt;center&gt;[[Файл:Schema4.JPG]]&lt;/center&gt;<br /> <br /> Малюнок 3: Провідний контролер в стеку протоколу.<br /> <br /> Для більшості пристроїв модуль підтримки Bluetooth може бути додано в якості плати розширення, наприклад, для ПК або ноутбука апаратні засоби Bluetooth можуть бути додані як PCI-карта або USB-адаптер. Апаратні модулі звичайно здійснюють більш низькі радіо рівні, baseband і LMP. Тоді дані, які будуть надіслані LMP і baseband, йдуть з фізичної шині, наприклад, USB. Драйвер для цієї шини потрібно на хості, яким є PC, і на апаратній карті Bluetooth потрібно &quot;інтерфейс контролера хоста&quot;, щоб прийняти дані з фізичної шині. Таким чином, потрібні такі додаткові рівні:<br /> <br /> '''HCI драйвер'''<br /> <br /> Це драйвер для інтерфейсу головного контролера хоста, вище фізичної шини, форматує дані, які будуть прийняті контролером хоста на апаратних засобах Bluetooth.<br /> <br /> '''Інтерфейс головного контролера'''<br /> <br /> Розміщується на апаратних засобах Bluetooth і підтримує зв'язок поверх фізичної шини.<br /> <br /> '''Рівень програми'''<br /> <br /> До L2CAP можна звертатися безпосередньо додатками або через протоколи підтримки подібно RFCOMM, TCS і SDP, згаданим раніше. Додатки можуть використовувати інші протоколи типу TCP-IP або WAP. Додатки можуть самостійно запускати протоколи, наприклад, PPP (Протокол &quot;точка-точка&quot;), FTP (протокол передачі файлів) або інші певні протоколи, як буде потрібно додатком. Програма може використовувати SDP, для перевірки, які потрібні сервісні можливості пристроїв, доступних в зоні дії. Багато моделей використання були запропоновані виробниками. Деякі з них:<br /> <br /> :1. Три в одному: окрема телефонна трубка працює як селекторна зв'язок в офісі (ніякої плати за користування телефоном), Всякий раз можна використовувати будь-який з цих трьох режимів - як селекторний зв'язок, як PSTN і як мобільний телефон.&lt;br&gt;<br /> :2. &quot;Портфельна хитрість&quot;: RF-зв'язок не потребує прямої видимості між пристроями. Значить, мобільний телефон може під'єднатися до ноутбука навіть тоді, коли той перебуває в портфелі, і використовувати доступ до його можливостей, наприклад, до електронної пошти.&lt;br&gt;<br /> :3. Автоматичний Синхронізатор: забезпечення бездротового зв'язку між PDA користувача, портативної ЕОМ і мобільним дозволить додаткам автоматично оновлювати та синхронізувати органайзер та інші дані, якщо модифікації зроблені на одному пристрої.&lt;br&gt;<br /> :4. Бездротові навушники (гарнітури): Вони дозволяють доступ до мобільних пристроїв користувача і навіть до аудіо, в той час як пристрої знаходяться в кишені користувача. Таким чином, буде можлива операція hands-free.&lt;br&gt;<br /> :5. Автомобільні комплекти: пристрої hands-free дозволяють водіям користуватися телефоном без відриву від управління автомобілем.&lt;br&gt;<br /> <br /> Крім цього, було запропоновано велику різноманітність інших програм у домашньої автоматизації, обмін даними на нарадах без використання додаткового обладнання, керуючих пристроями через бездротове портативний пристрій при прогулянках, пропозиції системи захисту, мережеві доступи в громадських місцях, деякі з яких успішно демонструвалися на виставках або вже продаються.<br /> <br /> <br /> &lt;center&gt;[[Файл:Mal_1.jpg]]&lt;/center&gt;<br /> <br /> Малюнок 4. Огляд протоколів технології Bluetooth<br /> <br /> На малюнку представлений огляд протоколів, що використовуються і підтримуваних Bluetooth, і показано, яким чином вони взаємодіють між собою. Як завжди на такого роду схемах, протоколи зображені відповідно до їх приблизної ієрархії, причому &quot;вищі&quot; протоколи розташовані вгорі. У контексті обміну даними з цієї ієрархічності можна зробити 2 висновки: <br /> <br /> 1.Більш високі протоколи залежить від більш низьких в плані свого існування. Але більш низькі протоколи можуть працювати і без більш високих, або підтримувати інші протоколи на більш високих рівнях. <br /> <br /> 2.Більш високі протоколи зазвичай &quot;ближче&quot; користувачеві, оскільки вони забезпечують людино-орієнтовані сервіси. <br /> <br /> Ці протоколи можуть бути розділені на 4 категорії: <br /> <br /> 1. основні протоколи&lt;br&gt;<br /> 2. протокол заміни кабелю&lt;br&gt;<br /> 3. керуючий протокол телефонії&lt;br&gt;<br /> 4. отримані протоколи.&lt;br&gt;<br /> <br /> Техніка для комунікацій дальньої дії на основі Bluetooth Хоча технологія Bluetooth мається на увазі для комунікацій на близькі відстані, дистанцію взаємодії пристроїв, як уже згадувалося, можна розширити до 100 метрів. Беручи до уваги рівні стійкості до фонового шуму (при чутливості приймача -70 dBm), необхідна вихідна потужність від всеспрямованого передавача 100 mW. Ця передавальна потужність класифікується як &quot;Class 1&quot;, і специфікується в розділі &quot;Радіоспеціфікаціі&quot; у збірнику специфікацій Bluetooth, ver. 1.0, ref. 2. Ця специфікація означає, що передавач має ефективний регулятор для зменшення перешкод. <br /> <br /> &lt;center&gt;[[Файл:Mal_2.jpg]]&lt;/center&gt;<br /> <br /> Малюнок 5. Прийомопередавач Bluetooth<br /> <br /> Як можна бачити на малюнку, в RF-частини прийомопередавача Bluetooth є: <br /> <br /> 1.полоса пропускання, яка видаляє всі частоти поза діапазону в 1 Мгц, який використовується в цей момент як для передачі, так і для прийому&lt;br&gt;<br /> 2. Перемикач передачі-прийому, який з'єднує підсилювач потужності з антеною під час передачі, а також LNA з антеною під час прийому&lt;br&gt;<br /> 3.LNA, або Low-Noise Amplification - малошумне посилення.&lt;br&gt;<br /> <br /> Специфікація накладає деякі обмеження на роботу RF-частини. Джерело живлення повинно давати від 2.7 до 5 вольт, і повинно працювати при температурах від -20 до +60 C, а його ефективність повинна становити принаймні 30% при 140 мА. Вихідна потужність повинна також відключатися під час прийому. Один з продуктів, що відповідає цим вимогам, називається &quot;MAX2240&quot;. Два цифрових керуючих біта використовуються для установки VGA (Variable Gain Amplification) на 4 окремих рівня, результатом чого є 4 окремих рівня вихідної потужності.<br /> <br /> = Установка з'єднання в Bluetooth =<br /> <br /> Цей розділ описує основні процедури, які повинні бути виконані пристроями Bluetooth, щоб встановити між ними з'єднання. Розгляньте наступний сценарій: чоловік гуляє з готелю і хоче скористатися своєю електронною поштою за допомогою пристрою Bluetooth, яким може бути ноутбук або PDA. Що він мав би зробити? Він натиснув би на меню або піктограму поштової програми. Пристрій автоматично виконав б наступні кроки (крім кроку реєстрації, актуального в разі, якщо пристрій вперше використовується в цьому середовищі):<br /> <br /> :1. ''Запит:'' пристрій при вступі в нове середовище автоматично ініціалізувати б запит, щоб з'ясувати, які пристрої є доступними в межах його радіуса дії. Це приведе до наступного:&lt;br&gt;<br /> ::а) Всі доступні прилеглі пристрої дадуть відповідь.<br /> ::б) Пристрій вибирає одне з відповіли пристроїв.<br /> <br /> :2. ''Пейджинг'': пристрій викличе baseband-процедуру, звану пейджинг. У результаті відбувається синхронізація пристрою з пунктом доступу, серед інших необхідних ініціалізації.&lt;br&gt;<br /> :3. ''Встановлення з'єднання'': LMP встановить з'єднання з точкою доступу. Оскільки додаток в цьому випадку поштове (email), буде використовуватися ACL з'єднання.<br /> <br /> Далі будуть виконуватися нижченаведені дії по встановленню.<br /> <br /> :4. ''Сервіс'': LMP буде використовувати протокол SDP для встановлення, який сервіс є доступним, зокрема, поштовий сервіс, або потрібно звернеться до іншого хосту. Припустимо, що сервіс є доступним, інакше програма не може далі діяти. Інформація щодо інших сервісних послуг може бути також представлена користувачеві.&lt;br&gt;<br /> :5. ''Канал L2CAP'': На основі інформації, отриманої від SDP, пристрій створить канал L2CAP до пункту доступу. Він може використовуватися безпосередньо додатком або іншим протоколом, наприклад, RFCOMM.&lt;br&gt;<br /> :6. ''Канал RFCOMM'': В залежності від потреби поштового програми RFCOMM або інший канал (у випадку інших додатків) буде створено згідно з L2CAP каналу. Ця можливість дозволяє використовувати додатки, розроблені для послідовних портів, щоб працювати без модифікації по Bluetooth-платформ.&lt;br&gt;<br /> :7. ''Безпека'': Якщо пункт доступу обмежує доступ понад певної кількості користувачів або пропонує безпечне з'єднання режиму людям, які зареєструвалися раніше, тоді пункт доступу пошле запит безпеки при встановленні з'єднання. Користувач повинен знати правильний PIN-код для доступу до сервісу. Зверніть увагу, що PIN-код не передається по бездротовому каналу, використовується інший код, що згенерував з нього, тому PIN-код досить складно підібрати. При використанні безпечного режиму буде вироблено кодування передачі.&lt;br&gt;<br /> :8. ''PPP'': Оскільки PPP-з'єднання використовується з послідовного модему як при dial-up, те ж саме додаток зможе тепер запустити PPP через RFCOMM (через емульованого послідовний порт). Ця з'єднання дозволить користувачеві отримати доступ до його поштової скриньки тощо.&lt;br&gt;<br /> :9. ''Мережеві протоколи'': Мережеві протоколи типу TCP / IP, IPX, Appletalk можуть одержувати і передавати дані по каналу без труднощів.<br /> <br /> В описаних вище процедурах для користувача взаємодія потрібна тільки при використанні логіна для входу в систему для електронної пошти і для додаткового захисту, яка буде здійснена. Решта кроки автоматичні. Вищезазначені процедури описані докладно, щоб продемонструвати процес встановлення підключення. Пояснення вищезазначених процедур потребує короткого опису пристрою годин на Bluetooth.<br /> <br /> '''Годинник''': Кожен Bluetooth модуль має вбудовану систему часу, яка визначає час і частотні передачі. Годинники Bluetooth є вільно йдуть часасмі, які ніколи не коригуються і ніколи не вимикаються. Для синхронізації з іншими модулями використовуються тільки зміщення (величина, на яку відрізняється час в інших модулях в порівнянні з &quot;рідними&quot; годинником), накладене на &quot;рідні&quot; годинник, - тимчасові годинник Bluetooth, які взаємно синхронізовані. Годинники Bluetooth не мають ніякого відношення до часу доби. Годинники Bluetooth дуже важливі для трансівера Bluetooth через синхронізації безлічі важливих подій, без яких неможлива зв'язок. Одиниця часу - принаймні половина TX або RX довжини слота, або 312.5 мікросекунд. Годинники мають денний цикл. Якщо годинник обладнані лічильником, 28-бітний лічильник вимагає обороти близько 228 1. LSB відраховує кванти по 312.5 мікросекунд, задаючи тактову частоту 3.2 КГц.<br /> <br /> Синхронізація і частота на каналі piconet визначені Bluetooth-годинами &quot;майстра&quot;. Коли мережа piconet сформувалася, відлік годин &quot;майстри&quot; передається на підпорядковані пристрої. Вони зберігають необхідне значення зміщення, яке потрібно використовувати при з'єднанні з даними &quot;майстром&quot; і використовуються для синхронізації каналу. Оскільки власні тимчасові координати (години) не змінюються, то можливо використовувати різні зміщення для реєстрації в різних мережах piconet.<br /> <br /> Мінімальна необхідна точність годин -/-20 ppm в активному режимі, і/-250ppm в режимі малої активності, наприклад, Hold, Sniff, Standby і Park.<br /> <br /> :'''Запит та пейджинг'''<br /> <br /> Це початкові кроки в процесі встановлення з'єднання.<br /> <br /> Пристрій знаходиться в режимі Standby за замовчуванням. У цьому стані йдуть тільки рідні годинник і споживана потужність дуже низька. Можна вийти з цього режиму і увійти в режими [[Запит (Inquiry)]], [[Перегляд / сканування запиту (Inquiry Scan)]], [[Відповідь на запит (Inquiry Response)]], [[Пейджинг (Page)]] або [[Перегляд / сканування пейджинга (Page Scan)]], [[Відповідь пейджинга]].<br /> <br /> <br /> :'''Встановлення зв'язку'''<br /> <br /> Як тільки пристрій буде перебувати в стані зв'язку, LMP може починати встановлювати з'єднання. З'єднання L2CAP базуються на концепції каналів, які визначаються ідентифікаторами каналу, аналогічними сокетами в TCP / IP. Канал, відмінний від каналу piconet, ідентифікується адресою пристрою, з яким створено двосторонню з'єднання, і ідентифікатором каналу. Основні кроки в установці з'єднання в підсумку виглядають так:<br /> <br /> :1. Пакети POLL і відповідь використовуються для передачі інформації конфігурації без взаємодії хоста.&lt;br&gt;<br /> :2. Відправляється пакет LMP_host_connect_request.&lt;br&gt;<br /> :3. Віддалене пристрій відповідає LMP_NOT_ACCEPTED, якщо додаток, запитувана першим пристроєм, не хоче або не може відповісти. Інакше надсилається відповідь LMP_ACCEPTED.&lt;br&gt;<br /> :4. Відповідає пристрій може запитати про відключення ролі, якщо це буде потрібно з деяких причин. Перший пристрій відповідає відповідним пакетом для прийняття або не прийняття запиту.<br /> <br /> З'єднання встановлено на рівні Link Manager.<br /> <br /> Додаток може не бути поінформоване про те, які послуги є доступними, і буде використовувати SDP, щоб це виявити.<br /> <br /> :'''SDP'''<br /> <br /> Зміни середовища Bluetooth відбуваються часто, отже, доступні послуги повинні бути виявлені в полі зору. SDP забезпечує кошти програми для виявлення, які сервіси є доступними, і їх характеристики, як описано в основних специфікаціях.<br /> Пристрій Bluetooth, послуги якого повинні бути виявлені, запускає SDP сервер. Для виявлення послуг інших пристроїв запускає SDP клієнта. Один клієнт може запущено для кожної програми, але один пристрій може запустити тільки один сервер SDP. Сервер SDP обслуговує сервісну запис кожної служби, що дозволяє пристрою виявлятися. Клієнт надсилає запит на сервер. Запит може бути пошуком специфічного класу сервісних послуг або переглядом всіх класів доступних сервісів. Сервер дає відповідний відповідь. Якщо пристрій сервера має тільки декілька сервісів, вони не можуть бути розділені на класи та сервісні опису не відправляються пристрою. В іншому варіанті опису класу відправляються і клієнт може продовжувати вивчати деталі в межах класу. SDP тільки дозволяє сервісів бути виявленими. Доступ повинен бути через інші протоколи, засновані на L2CAP. L2CAP з'єднання Інформація, отримана через LMP з'єднання і через SDP, буде використовуватися L2CAP, щоб встановити канал для програми. L2CAP встановлює лише зв'язку ACL з'єднання.<br /> З'єднання L2CAP базуються на концепції каналів, які визначаються ідентифікаторами каналу, аналогічними роз'ємів в IP TCP. Канал, відмінний від каналу piconet, ідентифікується адресою пристрою, до якого створено з'єднання, і ідентифікатором каналу. Кожен канал приймається до заповнення дуплексу, з QoS специфікацією в кожному напрямку. Канал може бути двухточечной або багатоточковий. L2CAP встановлює з'єднання, коли на нього додатком виражений запит і з'єднання на потрібний пристрій ще не було встановлено. Запити від нижніх рівнів щодо з'єднань, необхідних програмами на віддалених пристроях, також обробляються L2CAP відповідно до залученим додатком.<br /> <br /> SCO з'єднання не проходять по L2CAP, але посилають їх дані безпосередньо Baseband. L2CAP встановлює окремий сигнальний канал для запиту з'єднання, конфігурації, роз'єднання і пр. (для випробування). L2CAP-пакети не забезпечують CRC або інші перевірки помилок, покладаючись на смугу baseband для захисту даних і впорядкованої доставки.<br /> <br /> Взаємодія цього протоколу з верхніми і нижніми рівнями розглядається в подіях і діях. Події - всі повідомлення, отримані L2CAP від більш низьких або більш високих рівнів, у той час як дії - відповіді, зроблені для них. Нижнім рівнем може бути LMP або HCI, в той час як більш високим рівнем може бути будь-який додаток. Типова послідовність подій і дій для встановлення з'єднання може бути наступна:<br /> <br /> :1. Подія і Дія 0: Подія - це запит з'єднання від більш високого рівня. Дія полягає в тому, що пристрій L2CAP посилає пакет запиту віддаленого L2CAP. Цей пакет на віддалене пристрій доставляє baseband.&lt;br&gt;<br /> :2. Подія і Дія 1: Віддалений L2CAP отримує цей пакет і відповідає з пакетом у відповідь підключення. Перед виконанням L2CAP контактує з віднесеним додатком, щоб перевірити, чи буде потрібний запит фактично оброблено тим додатком.&lt;br&gt;<br /> :3. Подія і Дія 2: Прийом у відповідь пакету - подія для локального пристрою L2CAP. Взаємодія запрошувати про параметри конфігурації: максимальний модуль payload і межі часу очікування.&lt;br&gt;<br /> :4. Подія і Дія 3: Запит конфігурації - подія для віддаленого L2CAP. Його дія - відповідь конфігурації. Також, можна посилати його власної конфігурації запит про додаткові параметри.&lt;br&gt;<br /> :5. Подія і Дія 4: Вищезгаданий пакет - подія для місцевого пристрою. Воно відповідає з відповіддю конфігурації.<br /> <br /> Ініціатором в місцевому пристрої виступає L2CAP, адресатом - L2CAP в пункті доступу або іншому пристрої Bluetooth, з яким входить у контакт. Зверніть увагу, що за вказаним на стрілках, що вказують до ініціатора або адресату - події для L2CAP, в той час як стрілки, що вказують за межі - дії. Назви, що починаються з L2CAP, є з'єднаннями між двома L2CAP на різних пристроях. Вертикальні рядки LP - Менеджери Зв'язки в цих двох пристроях. Назви, що починаються з WA, представляють собою з'єднання з додатком більш високого рівня, для якого встановлюється канал.<br /> <br /> Стану OPEN відзначають інтервал з'єднання додатків. Останні кроки у вищезгаданій таблиці відносяться до роз'єднання. Тепер можуть бути передані дані програми або можуть бути виконані [[процедури захисту]].<br /> <br /> :'''Зв'язок додатків'''<br /> <br /> Прикладні дані будуть тепер передані через з'єднання, оскільки всі визначені процедури встановлення з'єднання Bluetooth були виконані. Додатка необхідно запустити протокол більш високого рівня L2CAP. Bluetooth було визначено три використовуваних протоколу. Це:<br /> :'''RFCOMM'''&lt;br&gt;<br /> Це емуляція послідовного порту через бездротове з'єднання.&lt;br&gt;<br /> :'''SDP'''&lt;br&gt;<br /> Це Service Discovery Protocol, який допомагає пристроям виявити доступні послуги поблизу.&lt;br&gt;<br /> :'''TCS'''&lt;br&gt;<br /> Це Telephony Control Protocol Specification, описує управління запитом і передачу сигналів голосових каналів через Bluetooth. Всі користувальницькі додатки і інші існуючі механізми доступу до мережі, наприклад, IP TCP, PPP, IrDA OBEX, WAP і HomeRF можуть бути здійснені за рівнем L2CAP або вищезазначеним трьом протоколами, якщо додаток вибере використання їхніх послуг.<br /> <br /> Додаток в результаті повідомить, що більше не потрібно підключення, якщо воно не було зафіксовано протягом часу запуску програми. LMP посилає пакет LMP_detach пакет на віддалене пристрій, на який не потрібно відповідь. Відбувається роз'єднання.<br /> <br /> = Профілі Bluetooth =<br /> <br /> • Advanced Audio Distribution Profile (A2DP)<br /> <br /> A2DP розроблений для передачі двоканального стерео аудіопотоку, наприклад музики, до безпровідної гарнітури або будь-якого іншого пристрою. Профіль повністю підтримує низькокомпресуючий кодек Sub_Band_Codec (SBC) і опційно підтримує MPEG-1,2 аудіо, MPEG-2,4 ААС і ATRAC, здатний підтримувати кодеки визначені виробником.<br /> <br /> • Audio / Video Remote Control Profile (AVRCP)<br /> <br /> Цей профіль розроблений для управління стандартними функціями телевізорів, Hi-Fi устаткування і інше. Тобто дозволяє створювати пристрою з функціями дистанційного керування. Може використовуватися в сумісності з профілями A2DP або VDPT.<br /> <br /> • Basic Imaging Profile (BIP) <br /> <br /> Профіль розроблений для пересилки зображень між пристроями і включає можливість зміни розміру зображення і конвертацію в підтримуваний формат приймаючого пристрою.<br /> <br /> • Basic Printing Profile (BPP) <br /> <br /> Профіль дозволяє пересилати текст, e-mails, vCard і інші елементи на принтер. Профіль не вимагає від принтера специфічних драйверів, що вигідно відрізняє його від HCRP.<br /> <br /> • Common ISDN Access Profile (CIP) <br /> <br /> Профіль для доступу пристроїв до ISDN.<br /> <br /> • Cordless Telephony Profile (CTP) <br /> <br /> Профіль безпровідної телефонії.<br /> <br /> • Device ID Profile (DID) <br /> <br /> Профіль дозволяє ідентифікувати клас пристрою, виробника, версію продукту.<br /> <br /> • Dial-up Networking Profile (DUN) <br /> <br /> Протокол надає стандартний доступ до інтернету або іншого телефонного сервісу через Bluetooth. Базується на SPP, включає PPP і AT команди визначені в специфікації ETSI.<br /> <br /> • Fax Profile (FAX) <br /> <br /> Профіль надає інтерфейс між мобільним або стаціонарним телефоном і ПК на якому встановлено програмне забезпечення для факсів. Підтримує ITU T.31 і ITU T.32 набір AT ко-манд. Голосовий дзвінок або передача даних профілем не підтримується.<br /> <br /> • File Transfer Profile (FTP_profile) <br /> <br /> Профіль забезпечує доступ до файлової системи пристрою. Включає стандартний набір команд FTP, що дозволяє отримувати список директорій, зміни директорій, отримувати, передавати і видаляти файли. В якості транспорту використовується OBEX, базується на GOEP.<br /> <br /> • General Audio / Video Distribution Profile (GAVDP) <br /> <br /> Профіль є базою для A2DP і VDP.<br /> <br /> • Generic Access Profile (GAP) <br /> <br /> Профіль є базою для решти всіх профілів.<br /> <br /> • Generic Object Exchange Profile (GOEP) <br /> <br /> Профіль є базою для інших профілів передачі даних, базується на OBEX.<br /> <br /> • Hard Copy Cable Replacement Profile (HCRP) <br /> <br /> Профіль надає просту альтернативу кабельного з'єднання між пристроєм і принтером. Мінус профілю в тому, що для принтера необхідні специфічні драйвера, що робить профіль не універсальним.<br /> <br /> • Hands-Free Profile (HFP) <br /> <br /> Профіль використовується для з'єднання безпровідної гарнітури і телефону, передає монозвук в одному каналі.<br /> <br /> • Human Interface Device Profile (HID) <br /> <br /> Забезпечує підтримку пристроїв з HID (Human Interface Device), таких як мишки, джойстики, клавіатури та інші. Використовує повільний канал, працює на зниженій потужності.<br /> <br /> • Headset Profile (HSP) <br /> <br /> Профіль використовується для з'єднання безпровідної гарнітури і телефону. Підтримує мінімальний набір AT команд специфікації GSM для забезпечення можливості здійснювати дзвінки, відповідати на дзвінки, завершувати дзвінок, настроювати гучність.<br /> Підтримка гарнітурою профілю Headset (&quot;навушники&quot;). Профіль - набір функцій або можливостей, доступних для певного пристрою Bluetooth. Для спільної роботи Bluetooth-пристроїв необхідно, щоб всі вони підтримували загальний профіль. Через профіль Headset, за наявності Bluetooth 1.2 і вище, а також при його підтримці головним пристроєм, можна виводити на гарнітуру весь звуковий супровід роботи телефону. Наприклад, прослуховувати на гарнітурі всі сигнали підтвердження операцій, mp3-музыку з плеєра, мелодії дзвінка, звуковий ряд відеороликів. Також з підтримкою даного профілю з'являється можливість міняти гучність, здійснювати дзвінки, а також відповідати або відхиляти їх безпосередньо з гарнітури. Гарнітури, що підтримують такий профіль мають можливість передачі стереозвуку, на відміну від моделей, які підтримують тільки профіль Hands-Free.<br /> <br /> • Intercom Profile (ICP) <br /> <br /> Забезпечує голосові дзвінки між Bluetooth-сумісними пристроями.<br /> <br /> • LAN Access Profile (LAP) <br /> <br /> LAN Access profile забезпечує можливість доступу Bluetooth-пристроям до обчислювальних мереж LAN, WAN або Internet за допомогою іншого Bluetooth-пристроя, який має фізичне підключення до цих мереж. Bluetooth-пристрій використовує PPP поверх RFCOMM для установки з'єднання. LAP також допускає створення ad-hoc Bluetooth-сетей.<br /> <br /> • Object Push Profile (OPP) <br /> <br /> Базовий профіль для пересилки «об'єктів», таких як зображення, віртуальні візитні картки і ін. Передачу даних ініціює відправляючий пристрій (клієнт), а не приймальний (сервер).<br /> <br /> • Personal Area Networking Profile (PAN) <br /> <br /> Профіль дозволяє використовувати протокол Bluetooth Network Encapsulation як транспорт через Bluetooth-соединение.<br /> <br /> • Phone Book Access Profile (PBAP) <br /> <br /> Профіль дозволяє обмінюватися записами телефонних книг між пристроями.<br /> <br /> • Serial Port Profile (SPP) <br /> <br /> Профіль базується на специфікації ETSI TS07.10 і використовує протокол RFCOMM. Профіль емулює послідовний порт, надаючи можливість заміни стандартного RS-232 безпровідним з'єднанням. Є базовим для профілів DUN, FAX, HSP і AVRCP.<br /> <br /> • Service Discovery Application Profile (SDAP) <br /> <br /> Профіль використовується для надання інформації про профілі, які використовує пристрій-сервер.<br /> <br /> • SIM Access Profile (SAP, SIM) <br /> <br /> Профіль дозволяє дістати доступ до SIM-карти телефону, що дозволяє використовувати одну SIM-карту для декількох пристроях.<br /> <br /> • Synchronisation Profile (SYNCH) <br /> <br /> Профіль дозволяє синхронізувати особисті дані (PIM). Профіль запозичений із специфікації інфрачервоного зв'язку і адаптований групою Bluetooth SIG.<br /> <br /> • Video Distribution Profile (VDP) <br /> <br /> Профіль дозволяє передавати потокове відео. Підтримує H.263, стандарти MPEG-4 Visual Simple Profile, H.263 profiles 3, profile 8 підтримуються опціонально і не містяться в специфікації.<br /> <br /> • Wireless Application Protocol Bearer (WAPB) <br /> <br /> Протокол для організації P-to-P (Point-to-Point) з'єднання через Bluetooth.<br /> <br /> = Безпека Bluetooth =<br /> <br /> У червні 2006 року Авіша Вул (Avishai Wool) і Янів Шакед (Yaniv Shaked) опублікували статтю, що містить докладний опис атаки на bluetooth-пристрої. Матеріал містив опис як активної, так і пасивної атаки, що дозволяє дістати PIN код пристрою і надалі здійснити з'єднання з даним пристроєм. Пасивна атака дозволяє відповідно екіпірованому зловмисникові «підслуховувати» (sniffing) процес ініціалізації з'єднання і надалі використовувати отримані в результаті прослушки і аналізу дані для встановлення з'єднання (spoofing). Однозначно, для проведення даної атаки зловмисникові потрібно знаходиться в безпосередній близькості і безпосередньо у момент встановлення зв'язку. Це не завжди можливо. Тому з’явилася ідея активної атаки. Була виявлена можливість відправки особливого повідомлення в певний момент, що дозволяє почати процес ініціалізації з пристроєм зловмисника. Обидві процедури злому достатньо складні і включають декілька етапів, основний з яких збір пакетів даних і їх аналіз. Самі атаки засновані на вразливості в механізмі аутентифікації і створення ключа-шифру між двома пристроями. І тому перед викладом механізму атак розглянемо механізм ініціалізації bluetooth-з’єднання.<br /> <br /> == Вразливості і атаки Bluetooth ==<br /> <br /> === Базова pairing атака (атака на сполучення) ===<br /> <br /> Проаналізуємо дані, обмін якими йде впродовж процесу сполучення:<br /> <br /> [[Файл: Данні.jpg]]<br /> <br /> Представимо ситуацію: зловмисникові вдалося прослуховувати ефір і під час процедури сполучення, він перехопив і зберіг всі повідомлення. Далі знайти PIN можна використовуючи перебір.<br /> <br /> Перш за все необхідно скласти сам алгоритм перебору. Ми маємо в своєму розпорядженні перехоплені величини IN_RAND (він нешифрований) і BD_ADDR (нагадаємо, що адреси пристроїв видно в ефірі) і запускаємо алгоритм E22. Йому передаємо вищеперелічені дані і наш передбачуваний PIN. В результаті ми набудемо передбачуваного значення Kinit. Виглядає воно зразково так:<br /> <br /> Kinit = E22[IN_RAND, BD_ADDR(B), PIN'] де PIN' передбачуваний нами PIN-код<br /> <br /> Далі, повідомлення 2 і 3 піддаються XOR з тільки що отриманим Kinit. Отже, наступним кроком ми отримаємо LK_RAND(A) і LK_RAND(B) в чистому вигляді. Тепер ми можемо вирахувати передбачуване значення Kab, для чого проробляємо наступну операцію:<br /> <br /> LK_K(A)= E21[BD_ADDR(A), LK_RAND(A)] де LK_K(A|B) це проміжні величини<br /> <br /> LK_K(B)= E21[BD_ADDR(B), LK_RAND(B)]<br /> <br /> Kab = LK_K(A) XOR LK_K(B)<br /> <br /> Перевіримо PIN. Візьмемо отриманий Kab і перехоплений AU_RAND(A) і обчислимо SRES(A).<br /> <br /> Після порівнюємо отриманий результат з SRES(A)', номер, що зберігається в повідомлен-ні, 5:<br /> <br /> SRES(A)= E1[AU_RAND(A), Kab, BD_ADDR(B)]<br /> <br /> Якщо SRES(A)== SRES(A)' PIN успішно вгаданий. Інакше повторюємо послідовність дій спочатку з новою величиной PIN'.<br /> <br /> Першим, хто відмітив цю уразливість, був англієць Оллі Вайтхауз (Ollie Whitehouse) в квітні 2004 року. Він першим запропонував перехопити повідомлення під час сполучення і спробувати обчислити PIN методом перебору, використовуючи отриману інформацію. Проте, метод має один істотний недолік: атаку можливо провести тільки у випадку, якщо вдалося підслуховувати всі аутентифікаційні дані. Іншими словами, якщо зловмисник знаходився поза ефіром під час початку сполучення або ж упустив якусь величину, то він не має можливості продовжити атаку.<br /> <br /> === Re-pairing атака (атака на пересполучений) ===<br /> <br /> Вулу і Шакеду вдалося знайти вирішення труднощів, пов'язаних з атакою Вайтхауза. Був розроблений другий тип атаки. Якщо процес сполучення вже початий і дані упущені, ми не зможемо закінчити атаку. Але був знайдений вихід. Потрібно змусити пристрої спочатку ініціювати процес сполучення (звідси і назва). Дана атака дозволяє у будь-який момент почати вищеописану pairing атаку.<br /> <br /> Розглянемо наступну ситуацію. Допустимо, що пристрої вже встигли зв'язатися, зберегли ключ Kab і приступили до Mutual authentication. Від нас потрібно змусити пристрої наново почати pairing. Всього було запропоновано три методи атаки на переспряження, причому всі з них залежно від якості реалізації bluetooth-ядра конкретного пристрою. Нижче приведені методи в порядку убування ефективності:<br /> <br /> 1) За pairing слідує фаза аутентифікації. Master-пристрій посилає AU_RAND і чекає у відповідь SRES. У стандарті декларує можливість втрати ключа зв'язку. У такому разі slave посилає «LMP_not_accepted», повідомляючи master про втрату ключа. Тому основна мета зловмисника відстежити момент відправки AU_RAND master-пристрієм і у відповідь упровадити пакет LMP_not_accepted, що містить. Реакцією master буде реинициализация процесу pairing. Причому це приведе до анулювання ключа зв'язку на обох пристроях.<br /> <br /> 2) Якщо встигнути відправити IN_RAND slave-пристрію безпосередньо перед відправкою master-пристроєм величини AU_RAND, то slave буде упевнений, що на стороні master загублений ключ зв'язку. Це знову ж таки приведе до процесу реинициализации сполучення, але вже ініціатором буде slave.<br /> <br /> 3) Зловмисник чекає відправки master-пристроєм AU_RAND і відправляє у відповідь випадково SRES, що згенерував. Спроба аутентифікації провалена. Далі слідує низка повторних спроб аутентифікації(кількість залежить від особливостей реалізації пристроїв). За умови, що зловмисник продовжує вводити master-пристрій в оману, незабаром (по лічильнику невдалих спроб) пристроями буде ухвалено рішення об реинициализации сполучення.<br /> <br /> Використавши будь-який з цих методів, зловмисник може приступити до базової атаки на сполучення. Таким чином, маючи в арсеналі ці дві атаки, зловмисник може безперешкодно викрасти PIN-код. Далі маючи PIN-код він зможе встановити з'єднання з будь-яким з цих пристроїв. І варто врахувати, що в більшості пристроїв безпека на рівні служб, доступних через bluetooth, не забезпечується на належному рівні. Більшість розробників роблять ставку саме на безпеку встановлення сполучення. Тому наслідки дій зловмисника можуть бути різними: від крадіжки записника телефону до встановлення вихідного виклику з телефону жертви і використання його як прослуховуючого пристрою.<br /> <br /> Ці методи описують, як примусити пристрої «забути» link key, що само по собі веде до повторного pairing, а значить, зловмисник може підслуховувати весь процес із самого початку, перехопити всі важливі повідомлення і підібрати PIN.<br /> <br /> == Оцінка часу підбору PIN-кода ==<br /> <br /> У протоколі Bluetooth активно використовуються алгоритми E22, E21, E1, засновані на шифрі SAFER+. Те що вразливість відноситься до критичних підтвердив Брюс Шнайер (Bruce Schneier). Підбір PIN-a на практиці чудово працює. Нижче приведені результати отримані на Pentium IV на 3 Ггц:<br /> <br /> [[Файл:Розшифрування.JPG]]<br /> <br /> Конкретні реалізації вищеописаних атак можуть працювати з різною швидкістю. Способів оптимізації дуже багато: особливі налаштування компілятора, різні реалізації циклів, умов і арифметичних операцій. Авіша Вул (Avishai Wool) і Янів Шакед (Yaniv Shaked) зробили прорив, знайшовши спосіб скоротити час перебору PIN-кода в рази. Ця оптимізація виходить за рамки даної статті, але, варто відзначити, що мова йде про оптимізації базових алгоритмів стека bluetooth. В світлі сучасних технологій (зокрема nVidia CUDA) результати могли бути ще краще.<br /> <br /> Збільшення довжини PIN-кода не є панацеєю і лише трохи збільшує час перебору. Тільки сполучення пристроїв в безпечному місці може частково захистити від описаних атак. Приклад bluetooth гарнітура або автомобільний handsfree. Ініціалізація зв'язку (при включенні) з даними пристроями може відбуватися багато разів протягом дня, і не завжди у користувача є можливість знаходитися при цьому в захищеному місці. Втім, атаки подібного вигляду не будуть дуже популярні, принаймні, поки не буде реалізовано доступних апаратних засобів і універсальних програмних пакетів.<br /> <br /> Впровадження NFC є ефективним рішенням проти даного виду атак, але в цілому, ситуація не зміниться на краще до появи на ринку достатньої кількості рішень на Bluetooth 2.1 (з підтримкою NFC), а через їх зворотну сумісність з попередніми версіями протоколу, вищевикладені атаки будуть актуальні ще достатньо тривалий час.<br /> <br /> = Застосування =<br /> <br /> '''Апаратне забезпечення'''<br /> <br /> Радіус роботи пристроїв BT2 не перевищує 15 метрів, для BT1 до 100 м (клас А). Ці числа декларуються стандартом для прямої видимості, в реальності не варто очікувати роботу на відстані більше 10-20 м. Такої далекодії недостатньо для ефективного застосування атак на практиці. Тому, ще до детального опрацювання алгоритмів атаки, на Defcon-2004 публіці була представлена ​​антена-гвинтівка BlueSniper, розроблена Джоном Херінгтона (John Herington). Пристрій підключається до портативного пристрою — ноутбуку / КПК і має достатню спрямованість і потужність (ефективна робота до 1,5 км).<br /> <br /> '''Програмне забезпечення'''<br /> <br /> '''Blueman''' - комп'ютерна програма для створення з'єднань з різними Bluetooth-приладами.<br /> <br /> '''Функції:'''<br /> <br /> •Створення мережевих з'єднань :<br /> •Персональна мережа (PAN), у тому числі спільно з програмою NetworkManager. Надається базовий DHCP-клієнт для PAN.<br /> •Підключення до інтернету через мобільні пристрої з використанням DUN-профілю. Мобільні мережі що підтримуються: GPRS, EDGE, 3G.<br /> •Спільна робота з програмами NetworkManager і ModemManager за допомогою додаткових модулів(плагінів) Blueman.<br /> •Обмін файлами між комп'ютером і Bluetooth-пристроєм по протоколу OBEX.<br /> •Підключення:<br /> •Пристрої введення.<br /> •Аудіо-пристрої (наприклад - навушникі). Підтримка роботи із звуковим сервером PulseAudio.<br /> <br /> = Питання до технології Bluetooth =<br /> <br /> #В чому полягає суть методу FHSS?<br /> #У чому переваги Bluetooth 2.1 від 2.0?<br /> #Суть профілю Bluetooth Headset Profile (HSP).<br /> #Який радіус роботи пристроїв BT1 і BT2?<br /> #Які є три етапи установки зв'язку bluetooth?<br /> #Що можна сказати про безпеку bluetooth з'єднання?<br /> #Які можливості надає профіль Audio / Video Remote Control Profile (AVRCP)?<br /> #Опишіть процес забезпечення безпеки?<br /> #Яким чином здійснюється зв'язок між двома телефонами по Bluetooth<br /> #Яке призначення профілю Fax Profile (FAX)<br /> #Принципи методів атаки на переспряження<br /> #Основні недоліки Bluetooth?<br /> #Хто зробив прорив, знайшовши спосіб скоротити час перебору PIN-кода в рази?<br /> #Чим відрізняється пасивна атака на PIN-код від активної?<br /> #Для чого був розроблений профіль Basic Imaging Profile (BIP)?<br /> #Що таке інтерференція?<br /> #Як здійснюється передача?Пакетами?Якщо так то яка величина пакета?<br /> #Чи має блютус MAC-адреси?<br /> <br /> = Ресурси Internet =<br /> <br /> * http://www.bluetooth.org — офіційний сайт групи розробників технології (містить специфікації)<br /> * http://www.bluetooth.com — офіційний сайт для користувачів технології<br /> * http://www.bluesoleil.com<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> [[category:Комп'ютерні мережі]]</div>

ENergyKos https://wiki.cusu.edu.ua/index.php/%D0%A2%D0%B5%D1%85%D0%BD%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%B3%D1%96%D1%8F_Bluetooth 2013-01-14T08:31:46Z

<p>ENergyKos: /* Питання до технології Bluetooth */</p> <hr /> <div>= Вступ до теми Bluetooth =<br /> [[Файл:Bluetooth.png|thumb|Логотип Bluetooth]]<br /> Специфікація Bluetooth була розроблена групою Bluetooth Special Interest Group (Bluetooth SIG), яка була заснована 20 травня 1998 році. У неї увійшли компанії Ericsson, IBM, Intel, Toshiba і Nokia. Потім багато компаній, включаючи Microsoft, Lenovo і Motorola, вступили в неї як асоційовані члени. Будь-яка компанія, яка планує розробляти пристрої Bluetooth, може безкоштовно увійти в цю групу. У SIG вже складається близько 2000 компаній. Згодом Bluetooth SIG і IEEE досягли угоди, на основі якої специфікація Bluetooth стало частиною стандарту IEEE 802.15.1. Роботи із створення Bluetooth компанія Ericsson Mobile Communication почала в 1994 році. Спочатку ця технологія була пристосована під потреби системи FLYWAY у функціональному інтерфейсі між мандрівниками та системою.<br /> <br /> '''Назва Bluetooth''' (&quot;синій зуб&quot;) походить від прізвища середньовічного короля Данії Гаральда I Синєзубого (норв. Harald Blåtann). Гаральд вмів посадити за стіл переговорів ворогуючі партії, домовляючись з кожною партією окремо, тому назва Bluetooth стала відповідним ім'ям для технології, що дозволяє різним пристроям спілкуватися один з одним. Використовуючи перші літери імені короля (руни B та H) у комбінації, створено й логотип технології.<br /> <br /> На відміну від технології інфрачервоного зв'язку IrDA (Infrared Direct Access), що працює за принципом &quot;точка-точка&quot; в зоні прямої видимості, технологія Bluetooth розроблялася для роботи як за принципом &quot;точка-точка&quot;, так і в якості багатоточкового радіоканалу, керованого багаторівневим протоколом , схожим на протокол мобільного зв'язку GSM. Bluetooth стала конкурентом таких технологій, як IEEE 802.11, HomeRF і IrDA, хоча остання і не призначена для побудови локальних мереж, але є найпоширенішою технологією бездротового з'єднання комп'ютерів і периферійних пристроїв. <br /> <br /> ''Основне призначення Bluetooth'' - забезпечення економного (з точки зору споживаного струму) і дешевого радіозв'язку між різноманітними типами електронних пристроїв. Причому, велике значення приділяється компактності електронних компонентів, що дає можливість застосовувати Bluetooth у малогабаритних пристроях розміром з наручний годинник. Bluetooth забезпечує обмін інформацією між такими пристроями як кишенькові і звичайні персональні комп'ютери, мобільні телефони, ноутбуки, принтери, цифрові фотоапарати, мишки, клавіатури, джойстики, навушники, гарнітури на надійній та недорогій радіочастоті для ближнього зв'язку. Bluetooth дозволяє цим пристроям обмінюватись інформацією, коли вони знаходяться в радіусі від 10 до 100 метрів один від одного, навіть в різних приміщеннях. Дальність дуже сильно залежить від механічних та радіо перешкод.<br /> <br /> Технологія Bluetooth спеціально розроблена для забезпечення дешевою, стійкої, ефективної, високоємного зв'язку, для роботи з голосом і передачі даних, з наступними '''характеристиками:'''&lt;br/&gt;<br /> <br /> :1.Швидкість передачі / прийому 1 Мбіт / с, при використанні каналу з максимально можливою шириною смуги.&lt;br/&gt;<br /> :2.Швидкі перемикання частоти, щоб уникнути інтерференції.&lt;br/&gt;<br /> :3.Адаптивна вихідна потужність для мінімізації перешкод.&lt;br/&gt;<br /> :4.Короткі пакети даних для мінімізації потужності під час перешкод.&lt;br/&gt;<br /> :5.Швидке впізнання (підтвердження).&lt;br/&gt;<br /> :6.CVSD (Continuous Variable Slope Delta Modulation) голосове кодування, яке дає можливість роботи з високими частотами помилок по :бітам.&lt;br/&gt;<br /> :7.Гнучкі типи пакетів, які підтримують широкий спектр додатків.&lt;br/&gt;<br /> :8.Ненапружений &quot;бюджет зв'язку&quot;, що підтримує недорогу інтеграцію окремих елементарних сигналів.&lt;br/&gt;<br /> :9.Інтерфейс передачі / прийому, спеціально пристосований для мінімізації енергоспоживання.&lt;br/&gt;&lt;br/&gt;<br /> <br /> Ці властивості дають технології Bluetooth можливість забезпечувати надзвичайно гнучкий зв'язок з високими швидкостями передачі даних навіть за наявності серйозних перешкод. При завідомо хорошому прийомі в сприятливих умовах передачі сигналу, в міру посилення перешкод, падіння якості переданого сигналу буде залишатися мінімальним і поступовим, що дає можливість збереження стабільного зв'язку.<br /> <br /> Bluetooth має RF (Radio Frequency) специфікації для передачі голосу і даних на короткі відстані, &quot;точка-мультиточка&quot;.&lt;br/&gt;&lt;br/&gt;<br /> <br /> Радіус роботи пристроїв BT2 не перевищує 15 метрів, для BT1 до 100 м (клас А). Ці числа декларуються стандартом для прямої видимості, в реальності не варто чекати роботу на відстані більше 10-20 метрів. Такого дальнодії недостатньо для ефективного застосування атак на практиці. Тому, ще до детального опрацьовування алгоритмів атаки, на Defcon-2004 публіці була представлена антена-гвинтівка BlueSniper, розроблена Джонном Херінгтоном (John Herington). Пристрій підключається до портативного пристрою ноутбуку/КПК і має достатню спрямованість і потужність (ефективна робота до 1,5 км.)<br /> <br /> = Принцип дії Bluetooth =<br /> <br /> Радіозв'язок Bluetooth здійснюється в '''ISM''' діапазоні (англ. Industry, Science and Medicine - смуга промислового, наукового та медичного застосування), який використовується в різних побутових приладах і безпровідних мережах (вільний від ліцензування діапазон 2,4-2,4835 Ггц). Спектр сигналу формується по методу FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum псевдовипадкова перебудова робочої частоти). Метод FHSS простий в реалізації, забезпечує стійкість до широкосмугових перешкод, а устаткування коштує недорого.<br /> <br /> Згідно '''алгоритму FHSS''', в Bluetooth частота сигналу, що несе, стрибкоподібно міняється 1600 разів в секунду (всього виділяється 79 робочих частот шириною в 1 Мгц, а в Японії, Франції і Іспанії смуга вже 23 частотних каналу). Послідовність перемикання між частотами для кожного з'єднання є псевдовипадковою і відома тільки передавачу і приймачу, які кожні 625 мкс (один часовий слот) синхронно перебудовуються з однієї частоти, що несе, на іншу. Таким чином, якщо поряд працюють декілька пар приймач-передавач, то вони не заважають один одному. Цей алгоритм є також складовою частиною системи захисту конфіденційності передаваної інформації: перехід відбувається по псевдовипадковому алгоритму і визначається окремо для кожного з'єднання. При передачі цифрових даних і аудіосигналу (64 Кбіт/с в обох напрямах) використовуються різні схеми кодування: аудио-сигнал не повторюється (як правило), а цифрові дані у разі втрати пакету інформації будуть передані повторно. Без перешкодостійкого кодування це забезпечує передачу даних зі швидкостями 723,2 Кбіт/с із зворотним каналом 57,6 Кбіт/с, або 433,9 Кбіт/c в обох напрямах.<br /> <br /> Для '''повнодуплексної''' передачі використовується '''дуплексний''' режим з тимчасовим розділенням (TDD). Підтримується ''ізохронна'' і ''асинхронна'' передача даних і забезпечується проста інтеграція з TCP / IP. Енергоспоживання пристроїв Bluetooth має бути в межах 0.1 Вт. Кожен пристрій має унікальну 48-бітову мережеву адресу, сумісний з форматом стандарту локальних мереж IEEE 802.<br /> <br /> = Специфікації Bluetooth =<br /> <br /> == Bluetooth 1.0 ==<br /> <br /> Пристрої версій 1.0 (1998) і 1.0B мали погану сумісність між продуктами різних виробників. У 1.0 і 1.0B була обов'язковою передача адреси пристрою (BD_ADDR) на етапі встановлення зв'язку, що робило неможливою реалізацію анонімності з'єднання на протокольному рівні і було основним недоліком даної специфікації.<br /> <br /> == Bluetooth 1.1 ==<br /> <br /> У Bluetooth 1.1 було виправлено безліч помилок, знайдених в 1.0B, ''додана підтримка для нешифрованих каналів, індикація рівня потужності сигналу'', що приймається (RSSI).<br /> <br /> == Bluetooth 1.2 ==<br /> <br /> У версії 1.2 була додана технологія адаптивної перебудови робочої частоти (AFH), що поліпшило опірність до електромагнітної інтерференції (перешкод) шляхом використання рознесених частот в послідовності перебудови. Також збільшилася швидкість передачі і додалася технологія eSCO, яка покращувала якість передачі голосу шляхом повторення пошкоджених пакетів. У HCI додалася підтримка трьох-провідного інтерфейсу UART.<br /> <br /> Головні поліпшення включають наступне:<br /> <br /> •Швидке підключення і виявлення.<br /> •Адаптивна перебудова частоти з розширеним спектром (AFH), яка підвищує стійкість до радіоперешкод.<br /> •Вищі, ніж у 1.1, швидкості передачі даних, практично до 721 кбіт / с.<br /> •Розширені Синхронні Підключення (eSCO), які покращують якість передачі голосу в аудіопотоку, дозволяючи повторну передачу пошкоджених пакетів, і при необхідності можуть збільшити затримку аудіо, щоб надати кращу підтримку для паралельної передачі даних.<br /> •В Host Controller Interface (HCI) додана підтримка трипровідною інтерфейсу UART.<br /> •Затверджено як стандарт IEEE Standard 802.15.1-2005.<br /> Введені режими управління потоком даних (Flow Control) і повторної передачі (Retransmission Modes) для L2CAP.<br /> <br /> == Bluetooth 2.0 + EDR ==<br /> <br /> Bluetooth версії 2.0 був випущений 10 листопада 2004 Має зворотну сумісність з попередніми версіями 1.x. Основним нововведенням стала підтримка Enhanced Data Rate (EDR) для прискорення передачі даних. Номінальна швидкість EDR близько 3 Мбіт / с, проте на практиці це дозволило підвищити швидкість передачі даних тільки до 2,1 Мбіт / с. Додаткова продуктивність досягається за допомогою різних радіо технологій для передачі даних.<br /> <br /> Стандартна (базова) швидкість передачі даних використовує GFSK-модуляцію радіосигналу при швидкості передачі в 1 Мбіт / с. EDR використовує поєднання модуляцій GFSK і PSK з двома варіантами, π/4-DQPSK і 8DPSK. Вони мають великі швидкості передачі даних по повітрю — 2 і 3 Мбіт / с відповідно.<br /> <br /> Bluetooth SIG видала специфікацію як «Технологія Bluetooth 2.0 + EDR», яка передбачає, що EDR є додатковою функцією. Крім EDR є й інші незначні удосконалення до 2.0 специфікації, і продукти можуть відповідати «Технології Bluetooth 2.0», не підтримуючи вищу швидкість передачі даних. Принаймні одне комерційне пристрій, HTC TyTN Pocket PC, використовує «Bluetooth 2.0 без EDR» у своїх технічних специфікаціях.<br /> <br /> Згідно з 2.0 + EDR специфікацією, EDR забезпечує наступні переваги:<br /> <br /> •Збільшення швидкості передачі в 3 рази (2,1 Мбіт / с) в деяких випадках.<br /> •Зменшення складності декількох одночасних підключень через додаткової смуги пропускання.<br /> •Нижче споживання енергії завдяки зменшенню навантаження.<br /> <br /> == Bluetooth 2.1 ==<br /> <br /> У Bluetooth версії 2.1 (2007) додана ''технологія розширеного запиту характеристик пристрою'' (для додаткової фільтрації списку при спряжуванні), ''енергозберігаюча технологія'' (Sniff Subrating), яка дозволяє збільшити тривалість роботи пристрою від одного заряду акумулятора в 3-10 разів. Крім того оновлена специфікація істотно спрощує і прискорює встановлення зв'язку між двома пристроями, дозволяє проводити оновлення ключа шифрування без розриву з'єднання, а також робить вказані з'єднання захищенішими, завдяки використанню технології Near Field Communication.<br /> <br /> == Bluetooth 3.0 ==<br /> <br /> Робоча група з розробки стандарту бездротової передачі даних Bluetooth, 21 квітня 2009 випускає специфікацію Bluetooth 3.0. Модулі з підтримкою нової специфікації поєднуватимуть в собі дві радіосистеми. Перша, з низьким енергоспоживанням, забезпечує передачу даних на звичайній для другої версії Bluetooth швидкості в три мегабіти в секунду. Інша, високошвидкісна і сумісна із ''стандартом 802.11'', забезпечує швидкості, порівнянні із швидкістю мереж '''Wi-Fi'''. Варто відзначити, що Bluetooth 3.0 використовує стандарт 802.11 без суфікса, тобто формально не сумісний з такими специфікаціями Wi-Fi, як 802.11b/g або 802.11n. 802.11 — загальніший стандарт. Використання тієї або іншої радіосистеми залежить від розміру передаваного файлу. Невеликі файли передаватимуться по повільному каналу, а великі — по високошвидкісному. Після закінчення передачі модуль повернеться в режим зниженого енергоспоживання. Крім того, в Bluetooth 3.0 з'явиться можливість під назвою ''&quot;розширений контроль живлення&quot;'' (Enhanced Power Control). Вона дозволяє уникнути розриву з'єднання, якщо пристрій поклали в сумку або в кишеню.<br /> <br /> == Bluetooth 4.0 ==<br /> <br /> В грудні 2009 консорціум Bluetooth SIG анонсував ''стандарт Bluetooth 4.0 для електронних датчиків''. Новий стандарт ''призначений для передачі коротких пакетів'' даних обсягом по 8-27 байт зі швидкістю 1 Мбіт/с. Для порівняння, Bluetooth 3.0, розробка якого була завершена в квітні 2008, дозволяє передавати дані зі швидкістю до 24 Мбіт/с, але і призначений він для іншої сфери застосування. <br /> <br /> '''Bluetooth 4.0 планується використовувати''' в мініатюрних сенсорах, що розміщуються на тілі пацієнтів, в спортивного взуття, тренажерах тощо. Сенсори на базі нового стандарту зможуть передавати різну інформацію з навколишнього світу — температуру, тиск, вологість, швидкість пересування і так далі - на різні пристрої контролю, включаючи мобільні телефони. За словами представників консорціуму, окремий стандарт був розроблений у зв'язку з тим, що Bluetooth 3.0 і більш ранні версії не в змозі забезпечити необхідний низький рівень енергоспоживання. <br /> <br /> Перший чіп з одночасною підтримкою Bluetooth 4.0 і 3.0 випустив ST-Ericsson.<br /> <br /> = Означення по темі технологія Bluetooth =<br /> <br /> • '''Піконет''' - &quot;пікомережа&quot;:<br /> набір пристроїв, з'єднаних через технологію Bluetooth спеціальним способом. Піконет починається з двох з'єднаних пристроїв, таких як портативний ПК і стільниковий телефон, і може розростатися до восьми з'єднаних пристроїв ось чому потрібний адресний простір обмежений 3 бітами). Всі пристрої Bluetooth є одноранговими пристроями і мають ідентичну реалізацію. Однак при установці піконет один пристрій буде діяти як майстер для цілей синхронізації, а інший (і) - як слейв (и) для підтримки піконет-з'єднання.<br /> <br /> • '''Scatternet''' - &quot;мережа розкиду&quot;: Дві або більше незалежних і несинхронізованих мережі піконет, взаємодіючих між собою. Як показано на, пристрій-слейв, так само, як і пристрій-майстер в одній мережі піконет можуть встановлювати таке з'єднання, стаючи слейвом в іншій мережі піконет.<br /> <br /> • '''Пристрій майстер:''' пристрій у піконет, в якому генерація синхронизирующих імпульсів і послідовність стрибків використовуються для синхронізації всіх інших пристроїв у піконет.<br /> <br /> • '''Пристрій слейв:''' всі пристрої в піконет, які не є майстром (до 7 активних пристроїв на кожен пристрій майстер).<br /> <br /> • '''MAC-адреса:''' 3-бітний Media Access Control адреса, що використовується для розрізнення пристроїв, включених у піконет.<br /> <br /> • '''Парковані пристрої:''' пристрою в піконет, які синхронізовані, але не мають MAC-адрес.<br /> <br /> • '''Sniff Mode''' і '''Hold Mode:''' пристрої, синхронізовані в піконет і мають тимчасово введені режими збереження енергії, в яких активність пристроїв знижена.<br /> <br /> • '''Ad-hoc network''' (спеціальна мережа) - просто мережа, в якій взаємодії встановлюються між комплексними станціями в даній області покриття без використання точки доступу або сервера.<br /> <br /> • '''Link Manager Protocol''' - повідомлення LMP використовуються для налаштування зв'язку, безпеки та управління.&lt;br/&gt;&lt;br/&gt;<br /> <br /> ::'''Користувацькі моделі'''<br /> <br /> Користувацькі моделі описують, яким чином можна використовувати пристрої Bluetooth. У кожній моделі існує один або більше відповідних профілів, які визначають рівні протоколів і функції, які повинні бути використані. ''Наведений нижче опис - не детальний, і ці відомості не можна вважати повними.'' <br /> <br /> :''Internet Bridge''<br /> <br /> Користувацька модель Internet Bridge описує, яким чином мобільний телефон або бездротовий модем забезпечує dial-up з'єднання персонального комп'ютера без необхідності фізичного з'єднання з ПК. Цей сценарій з'єднання вимагає використання мережі протоколів, що складається з двох частин - одна для команд AT, для управління процесом передачі необхідних даних з мобільного телефону та інших пристроїв.<br /> <br /> :''Three-in-One Phone''<br /> <br /> Користувацька модель Three-in-One Phone описує, яким чином телефонний апарат може приєднуватися до трьох різних провайдерів мобільних послуг. Телефон може працювати як при бездротовому телефонному з'єднанні з громадською комутованій телефонною мережею в домашніх умовах, що оплачується за фіксованою таксою оператора телефонного зв'язку. Цей сценарій включає здійснення дзвінків через голосову базову станцію і прямих дзвінків між двома терміналами через базову станцію. За іншим сценарієм телефон може приєднуватися безпосередньо до інших телефонів, працюючи як &quot;walkie-talkie&quot; або як деяке розширення телефону - для такого способу ніякої додаткової оплати не потрібно. Нарешті, модель Three-in-One Phone може працювати як стільниковий телефон, приєднуючись до стільникової інфраструктурі. Бездротовий сценарій і сценарій двостороннього зв'язку використовують одну і ту ж мережу протоколів.<br /> <br /> :''Ultimate Headset''<br /> <br /> Користувацька модель Ultimate Headset визначається як бездротова трубка, обладнана Bluetooth. Ця модель може працювати в умовах віддаленого вхідного і вихідного аудіо-інтерфейсу пристрою. Цим пристроєм може бути мобільний телефон або ПК для аудіо-входу або виходу. Як і у випадку користувальницької моделі Internet Bridge, дана модель вимагає набору протоколів, що складається з двох частин, одна для команд AT, щоб керувати передачею необхідних даних, наприклад мовлення, з мобільного телефону та іншого пристрою. Команди AT контролюють телефони стосовно, наприклад, до процесу відповіді і до переривання дзвінків.<br /> <br /> :''LAN Access''<br /> <br /> Користувацька модель LAN Access схожа на користувальницьку модель Internet Bridge. Різниця полягає в тому, що призначена для користувача модель LAN Access не використовує протоколи для команд AT. Дана користувача модель описує, яким чином термінали введення даних використовують місце доступу LAN в якості бездротового з'єднання з локальною мережею. При встановленні з'єднанням термінали введення даних працюють, як якщо б це вони були приєднані до LAN через з'єднання dial-up.<br /> <br /> :''File Transfer''<br /> <br /> Користувацька модель File Transfer пропонує можливість передачі даних з одного пристрою Bluetooth на інше. У даній користувальницької моделі підтримуються файли, цілі папки, директорії і різноформатні потоки даних. Дана модель також пропонує можливість перегляду вмісту папок на віддаленому пристрої. Більш того, в даній користувальницької моделі підтримуються операції обміну, наприклад, візитними картками з використанням формату vCard. Модель File Transfer базується на GOEP.<br /> <br /> :''Synchronisation''<br /> <br /> Користувацька модель Synchronisation забезпечує можливості для автоматичної синхронізації між, наприклад, настільним ПК, портативним ПК, мобільним телефоном та ноутбуком. Дана користувача модель дозволяє проводити передачу візитних карток, списку завдань, записів з щоденника і т.д., і працювати далі з цією інформацією за допомогою комп'ютера, стільникового телефону і КПК, використовуючи звичайні протоколи і формати.<br /> <br /> = Короткий огляд стека протоколу =<br /> <br /> &lt;center&gt;[[Файл:Schema2.JPG]]&lt;/center&gt;<br /> <br /> Малюнок 1. Стек протоколу технології Bluetooth<br /> <br /> На малюнку показано, що стек протоколу складається з рівня радіо в основі, яке формує фізичний інтерфейс з'єднання. Рівень протоколу зв'язку baseband і Link Manager Protocol (LMP) встановлюють і контролюють з'єднання між пристроями Bluetooth. Ці три рівні підстави здійснені в обладнанні / програмному забезпеченні. Рівень Host Controller потрібно, щоб з'єднати за допомогою інтерфейсу Bluetooth з верхнім протоколом-L2CAP (Logical Link Control і Adaptation Protocol). Провідний контролер потрібно тільки тоді, коли L2CAP постійно знаходиться в програмному забезпеченні в хості. Якщо L2CAP is також на модулі Bluetooth цей рівень не потрібно, тому що L2CAP може безпосередньо зв'язуватися з LMP і baseband. Програми постійно знаходяться вище L2CAP. Наступні підрозділи дають короткий опис кожного рівня.<br /> <br /> '''Рівень зв'язку'''<br /> <br /> Зв'язок працює у вільному ISM діапазоні смузі близько 2.4GHz і використовує поширення спектру. Цей діапазон простирається від 2400 до 2483.5 МГЦ в більшості країн, і цілий діапазон використовується для оптимізації поширення спектру. Однак для деяких країн з меншим ISM діапазоном також використовується нижня шкала. Для поширення спектру використовується техніка frequency hopping (FH). Оскільки в цьому діапазоні можуть існувати і здійснювати втручання багаторазові нескоординовані мережі, використовуються швидкі FH і короткі передачі даних, оскільки відсоток помилки може бути високим, особливо з-за сильного втручання від мікрохвильових печей, які працюють у цій частоті. CVSD-кодування адаптоване під голосові передачі, які можуть викликати високий відсоток помилок. Додатково, заголовки пакетів захищені спеціальною схемою корекції помилок для додання стійкості проти збоїв.<br /> <br /> Переходи по частоті фіксуються на 2402 k МГц, де k = 0,1 ,..., 78. омінальная частота переходу - 1600 стрибків в секунду.<br /> <br /> '''Baseband'''<br /> <br /> Baseband - рівень протоколу, контролюючий зв'язок. Baseband контролює послідовності перельоту частоти і дбає про кодування рівня для безпечних з'єднань. Можуть бути встановлені два типи з'єднань:<br /> <br /> :SCO: Синхронне орієнтоване з'єднання. Ці сполуки передбачаються для передачі синхронних даних типу голос.<br /> <br /> :ACL: Асинхронне з'єднання. Такі з'єднання можуть використовуватися для додатків передачі даних, які не вимагають синхронного зв'язку.<br /> <br /> Baseband забезпечує функціональні можливості, необхідні для пристроїв, щоб синхронізувати їх годинник і встановлювати з'єднання. Також забезпечуються процедури запиту для виявлення адреси пристроїв, що знаходяться поблизу. Виправлення помилки для пакетів забезпечується в залежності від типу пакета. Різні типи пакету визначені для деяких загальних додатків, які відрізняються за їх місткості даних і накладних витрат по виправленню помилки. П'ять різних типів каналу забезпечуються для інформації контролю, інформацією управління з'єднанням, синхронними і асинхронними даними. Визначено функції, необхідні для генерації клавіш кодування і клавіш з'єднання. Більш детальний опис деяких з операцій baseband, пов'язаних з встановленням з'єднання, є в розділі.<br /> <br /> '''Протокол Менеджера зв'язку'''<br /> <br /> Основні функції LMP можна класифікувати <br /> :1. Управління мережею [[Використовувані означення|Piconet]]<br /> :2. Конфігурація сполук<br /> :3. Функції безпеки<br /> <br /> <br /> Рiconet є групою пристроїв, пов'язаних із загальним каналом, який ідентифікований з його унікальною послідовністю &quot;перельоту&quot;.<br /> <br /> Фундаментальні &quot;будівельні блоки&quot; топографії Bluetooth - це пристрої майстер і слейв, де пристрій майстер в піконет забезпечує генерацію синхронизирующих імпульсів і послідовність стрибків для синхронізації всіх інших пристроїв у піконет. Один з пристроїв, зазвичай той, який першим здійснив підключення, називається &quot;master&quot;. До master `у може бути активно приєднано до семи пристроїв і набагато більше може бути підключено в стані&quot; parked &quot;(низького енергоспоживання). Пристрої в мережі piconet можуть з'єднуватися один з одним за допомогою SCO або ACL. Канал управляється master `ом, за допомогою Lin Manager в кожному пристрої. Будь-які два або більше пристроїв для з'єднання повинні встановити між собою мережу piconet. У той же час кожен пристрій може одночасно належати декількох мереж. (Мал.2). Майстер також нумерує канали зв'язку. Майстер визначає шаблон, на якому будуть працювати всі слейв-пристрої його мережі піконет, і синхронізує її роботу.<br /> <br /> Стандарт Bluetooth має з'єднання незалежних і навіть не синхронізованих між собою піконет (до 10) в мережу scatternet. Для цього кожна пара пікомережі повинна мати як мінімум однин загальний пристрій, який буде майстром в одній і слейвом в іншій. Таким чином, в межах окремої scatternet з інтерфейсом Bluetooth може бути одночасно пов'язано максимум 71 пристрій, проте ніхто не обмежує застосування пристроїв-гейтів, які використовують той же інтернет для більш далекого зв'язку.<br /> <br /> <br /> &lt;center&gt;[[Файл:Schema3.JPG]]&lt;/center&gt;<br /> <br /> Малюнок 2: [[Використовувані означення|Piconet]] і [[Використовувані означення|Scatternet]].&lt;br&gt;<br /> a) piconet між двома пристроями (або один майстер і один слейв)&lt;br&gt;<br /> b) piconet між кількома пристроями (мультислейв до 7 &quot;слейвів&quot; з одним майстром)&lt;br&gt;<br /> c) scatternet, комбінація мереж piconet (може з'єднувати до 10 піконет).&lt;br&gt;<br /> <br /> LMP забезпечує функціональність приєднаний / від'єднаних пристроїв &quot;slave&quot;, обмін функціями між пристроями master і slave та з'єднання ACL / SCO. LMP також обробляє пристрої в режимах низького енергоспоживання, hold, sniff і park, створених для збереження енергії, якщо пристрої не мають даних для передачі.<br /> <br /> Завдання конфігурації з'єднання включають в себе параметри установки з'єднання, якість сервісу і контроль потужності, якщо це підтримується пристроєм. LMP також забезпечує ідентифікацію пристроїв, які будуть з'єднані, і управління клавішами з'єднання.<br /> <br /> '''Логічний контроль зв'язку і Адаптаційний протокол'''<br /> <br /> Це протокол, з яким взаємодіє більшість додатків, якщо ведучий контролер не використовується. Основні функції L2CAP:<br /> <br /> '''Мультіорганізація'''<br /> Протокол повинен дозволяти декільком додаткам одночасно використовувати з'єднання між двома пристроями.<br /> <br /> '''Сегментація і Повторне об'єднання'''<br /> <br /> Протокол повинен зменшити розмір пакетів, забезпечених додатками до розміру пакетів, прийнятих рівнем baseband. Сам L2CAP приймає розміри пакету до 64Кб, але пакети baseband можуть приймати до 2745 bits. Для отриманих пакетів повинна бути виконана зворотна процедура об'єднання сегментованих пакетів в належному порядку.<br /> <br /> '''Якість обслуговування'''<br /> <br /> L2CAP дозволяє додаткам вимагати QoS на деяких параметрах, типу пікової пропускної здатності, часу очікування та зміни затримки.<br /> <br /> В основному, L2CAP забезпечує функції мережевого рівня до додатків і більш високим протоколів.<br /> <br /> '''Інтерфейс головного контролера'''<br /> <br /> Основна структура, що показує, як рівні головного контролера розташовані всередині стека протоколу, зображена на Мал.3.<br /> <br /> &lt;center&gt;[[Файл:Schema4.JPG]]&lt;/center&gt;<br /> <br /> Малюнок 3: Провідний контролер в стеку протоколу.<br /> <br /> Для більшості пристроїв модуль підтримки Bluetooth може бути додано в якості плати розширення, наприклад, для ПК або ноутбука апаратні засоби Bluetooth можуть бути додані як PCI-карта або USB-адаптер. Апаратні модулі звичайно здійснюють більш низькі радіо рівні, baseband і LMP. Тоді дані, які будуть надіслані LMP і baseband, йдуть з фізичної шині, наприклад, USB. Драйвер для цієї шини потрібно на хості, яким є PC, і на апаратній карті Bluetooth потрібно &quot;інтерфейс контролера хоста&quot;, щоб прийняти дані з фізичної шині. Таким чином, потрібні такі додаткові рівні:<br /> <br /> '''HCI драйвер'''<br /> <br /> Це драйвер для інтерфейсу головного контролера хоста, вище фізичної шини, форматує дані, які будуть прийняті контролером хоста на апаратних засобах Bluetooth.<br /> <br /> '''Інтерфейс головного контролера'''<br /> <br /> Розміщується на апаратних засобах Bluetooth і підтримує зв'язок поверх фізичної шини.<br /> <br /> '''Рівень програми'''<br /> <br /> До L2CAP можна звертатися безпосередньо додатками або через протоколи підтримки подібно RFCOMM, TCS і SDP, згаданим раніше. Додатки можуть використовувати інші протоколи типу TCP-IP або WAP. Додатки можуть самостійно запускати протоколи, наприклад, PPP (Протокол &quot;точка-точка&quot;), FTP (протокол передачі файлів) або інші певні протоколи, як буде потрібно додатком. Програма може використовувати SDP, для перевірки, які потрібні сервісні можливості пристроїв, доступних в зоні дії. Багато моделей використання були запропоновані виробниками. Деякі з них:<br /> <br /> :1. Три в одному: окрема телефонна трубка працює як селекторна зв'язок в офісі (ніякої плати за користування телефоном), Всякий раз можна використовувати будь-який з цих трьох режимів - як селекторний зв'язок, як PSTN і як мобільний телефон.&lt;br&gt;<br /> :2. &quot;Портфельна хитрість&quot;: RF-зв'язок не потребує прямої видимості між пристроями. Значить, мобільний телефон може під'єднатися до ноутбука навіть тоді, коли той перебуває в портфелі, і використовувати доступ до його можливостей, наприклад, до електронної пошти.&lt;br&gt;<br /> :3. Автоматичний Синхронізатор: забезпечення бездротового зв'язку між PDA користувача, портативної ЕОМ і мобільним дозволить додаткам автоматично оновлювати та синхронізувати органайзер та інші дані, якщо модифікації зроблені на одному пристрої.&lt;br&gt;<br /> :4. Бездротові навушники (гарнітури): Вони дозволяють доступ до мобільних пристроїв користувача і навіть до аудіо, в той час як пристрої знаходяться в кишені користувача. Таким чином, буде можлива операція hands-free.&lt;br&gt;<br /> :5. Автомобільні комплекти: пристрої hands-free дозволяють водіям користуватися телефоном без відриву від управління автомобілем.&lt;br&gt;<br /> <br /> Крім цього, було запропоновано велику різноманітність інших програм у домашньої автоматизації, обмін даними на нарадах без використання додаткового обладнання, керуючих пристроями через бездротове портативний пристрій при прогулянках, пропозиції системи захисту, мережеві доступи в громадських місцях, деякі з яких успішно демонструвалися на виставках або вже продаються.<br /> <br /> <br /> &lt;center&gt;[[Файл:Mal_1.jpg]]&lt;/center&gt;<br /> <br /> Малюнок 4. Огляд протоколів технології Bluetooth<br /> <br /> На малюнку представлений огляд протоколів, що використовуються і підтримуваних Bluetooth, і показано, яким чином вони взаємодіють між собою. Як завжди на такого роду схемах, протоколи зображені відповідно до їх приблизної ієрархії, причому &quot;вищі&quot; протоколи розташовані вгорі. У контексті обміну даними з цієї ієрархічності можна зробити 2 висновки: <br /> <br /> 1.Більш високі протоколи залежить від більш низьких в плані свого існування. Але більш низькі протоколи можуть працювати і без більш високих, або підтримувати інші протоколи на більш високих рівнях. <br /> <br /> 2.Більш високі протоколи зазвичай &quot;ближче&quot; користувачеві, оскільки вони забезпечують людино-орієнтовані сервіси. <br /> <br /> Ці протоколи можуть бути розділені на 4 категорії: <br /> <br /> 1. основні протоколи&lt;br&gt;<br /> 2. протокол заміни кабелю&lt;br&gt;<br /> 3. керуючий протокол телефонії&lt;br&gt;<br /> 4. отримані протоколи.&lt;br&gt;<br /> <br /> Техніка для комунікацій дальньої дії на основі Bluetooth Хоча технологія Bluetooth мається на увазі для комунікацій на близькі відстані, дистанцію взаємодії пристроїв, як уже згадувалося, можна розширити до 100 метрів. Беручи до уваги рівні стійкості до фонового шуму (при чутливості приймача -70 dBm), необхідна вихідна потужність від всеспрямованого передавача 100 mW. Ця передавальна потужність класифікується як &quot;Class 1&quot;, і специфікується в розділі &quot;Радіоспеціфікаціі&quot; у збірнику специфікацій Bluetooth, ver. 1.0, ref. 2. Ця специфікація означає, що передавач має ефективний регулятор для зменшення перешкод. <br /> <br /> &lt;center&gt;[[Файл:Mal_2.jpg]]&lt;/center&gt;<br /> <br /> Малюнок 5. Прийомопередавач Bluetooth<br /> <br /> Як можна бачити на малюнку, в RF-частини прийомопередавача Bluetooth є: <br /> <br /> 1.полоса пропускання, яка видаляє всі частоти поза діапазону в 1 Мгц, який використовується в цей момент як для передачі, так і для прийому&lt;br&gt;<br /> 2. Перемикач передачі-прийому, який з'єднує підсилювач потужності з антеною під час передачі, а також LNA з антеною під час прийому&lt;br&gt;<br /> 3.LNA, або Low-Noise Amplification - малошумне посилення.&lt;br&gt;<br /> <br /> Специфікація накладає деякі обмеження на роботу RF-частини. Джерело живлення повинно давати від 2.7 до 5 вольт, і повинно працювати при температурах від -20 до +60 C, а його ефективність повинна становити принаймні 30% при 140 мА. Вихідна потужність повинна також відключатися під час прийому. Один з продуктів, що відповідає цим вимогам, називається &quot;MAX2240&quot;. Два цифрових керуючих біта використовуються для установки VGA (Variable Gain Amplification) на 4 окремих рівня, результатом чого є 4 окремих рівня вихідної потужності.<br /> <br /> = Установка з'єднання в Bluetooth =<br /> <br /> Цей розділ описує основні процедури, які повинні бути виконані пристроями Bluetooth, щоб встановити між ними з'єднання. Розгляньте наступний сценарій: чоловік гуляє з готелю і хоче скористатися своєю електронною поштою за допомогою пристрою Bluetooth, яким може бути ноутбук або PDA. Що він мав би зробити? Він натиснув би на меню або піктограму поштової програми. Пристрій автоматично виконав б наступні кроки (крім кроку реєстрації, актуального в разі, якщо пристрій вперше використовується в цьому середовищі):<br /> <br /> :1. ''Запит:'' пристрій при вступі в нове середовище автоматично ініціалізувати б запит, щоб з'ясувати, які пристрої є доступними в межах його радіуса дії. Це приведе до наступного:&lt;br&gt;<br /> ::а) Всі доступні прилеглі пристрої дадуть відповідь.<br /> ::б) Пристрій вибирає одне з відповіли пристроїв.<br /> <br /> :2. ''Пейджинг'': пристрій викличе baseband-процедуру, звану пейджинг. У результаті відбувається синхронізація пристрою з пунктом доступу, серед інших необхідних ініціалізації.&lt;br&gt;<br /> :3. ''Встановлення з'єднання'': LMP встановить з'єднання з точкою доступу. Оскільки додаток в цьому випадку поштове (email), буде використовуватися ACL з'єднання.<br /> <br /> Далі будуть виконуватися нижченаведені дії по встановленню.<br /> <br /> :4. ''Сервіс'': LMP буде використовувати протокол SDP для встановлення, який сервіс є доступним, зокрема, поштовий сервіс, або потрібно звернеться до іншого хосту. Припустимо, що сервіс є доступним, інакше програма не може далі діяти. Інформація щодо інших сервісних послуг може бути також представлена користувачеві.&lt;br&gt;<br /> :5. ''Канал L2CAP'': На основі інформації, отриманої від SDP, пристрій створить канал L2CAP до пункту доступу. Він може використовуватися безпосередньо додатком або іншим протоколом, наприклад, RFCOMM.&lt;br&gt;<br /> :6. ''Канал RFCOMM'': В залежності від потреби поштового програми RFCOMM або інший канал (у випадку інших додатків) буде створено згідно з L2CAP каналу. Ця можливість дозволяє використовувати додатки, розроблені для послідовних портів, щоб працювати без модифікації по Bluetooth-платформ.&lt;br&gt;<br /> :7. ''Безпека'': Якщо пункт доступу обмежує доступ понад певної кількості користувачів або пропонує безпечне з'єднання режиму людям, які зареєструвалися раніше, тоді пункт доступу пошле запит безпеки при встановленні з'єднання. Користувач повинен знати правильний PIN-код для доступу до сервісу. Зверніть увагу, що PIN-код не передається по бездротовому каналу, використовується інший код, що згенерував з нього, тому PIN-код досить складно підібрати. При використанні безпечного режиму буде вироблено кодування передачі.&lt;br&gt;<br /> :8. ''PPP'': Оскільки PPP-з'єднання використовується з послідовного модему як при dial-up, те ж саме додаток зможе тепер запустити PPP через RFCOMM (через емульованого послідовний порт). Ця з'єднання дозволить користувачеві отримати доступ до його поштової скриньки тощо.&lt;br&gt;<br /> :9. ''Мережеві протоколи'': Мережеві протоколи типу TCP / IP, IPX, Appletalk можуть одержувати і передавати дані по каналу без труднощів.<br /> <br /> В описаних вище процедурах для користувача взаємодія потрібна тільки при використанні логіна для входу в систему для електронної пошти і для додаткового захисту, яка буде здійснена. Решта кроки автоматичні. Вищезазначені процедури описані докладно, щоб продемонструвати процес встановлення підключення. Пояснення вищезазначених процедур потребує короткого опису пристрою годин на Bluetooth.<br /> <br /> '''Годинник''': Кожен Bluetooth модуль має вбудовану систему часу, яка визначає час і частотні передачі. Годинники Bluetooth є вільно йдуть часасмі, які ніколи не коригуються і ніколи не вимикаються. Для синхронізації з іншими модулями використовуються тільки зміщення (величина, на яку відрізняється час в інших модулях в порівнянні з &quot;рідними&quot; годинником), накладене на &quot;рідні&quot; годинник, - тимчасові годинник Bluetooth, які взаємно синхронізовані. Годинники Bluetooth не мають ніякого відношення до часу доби. Годинники Bluetooth дуже важливі для трансівера Bluetooth через синхронізації безлічі важливих подій, без яких неможлива зв'язок. Одиниця часу - принаймні половина TX або RX довжини слота, або 312.5 мікросекунд. Годинники мають денний цикл. Якщо годинник обладнані лічильником, 28-бітний лічильник вимагає обороти близько 228 1. LSB відраховує кванти по 312.5 мікросекунд, задаючи тактову частоту 3.2 КГц.<br /> <br /> Синхронізація і частота на каналі piconet визначені Bluetooth-годинами &quot;майстра&quot;. Коли мережа piconet сформувалася, відлік годин &quot;майстри&quot; передається на підпорядковані пристрої. Вони зберігають необхідне значення зміщення, яке потрібно використовувати при з'єднанні з даними &quot;майстром&quot; і використовуються для синхронізації каналу. Оскільки власні тимчасові координати (години) не змінюються, то можливо використовувати різні зміщення для реєстрації в різних мережах piconet.<br /> <br /> Мінімальна необхідна точність годин -/-20 ppm в активному режимі, і/-250ppm в режимі малої активності, наприклад, Hold, Sniff, Standby і Park.<br /> <br /> :'''Запит та пейджинг'''<br /> <br /> Це початкові кроки в процесі встановлення з'єднання.<br /> <br /> Пристрій знаходиться в режимі Standby за замовчуванням. У цьому стані йдуть тільки рідні годинник і споживана потужність дуже низька. Можна вийти з цього режиму і увійти в режими [[Запит (Inquiry)]], [[Перегляд / сканування запиту (Inquiry Scan)]], [[Відповідь на запит (Inquiry Response)]], [[Пейджинг (Page)]] або [[Перегляд / сканування пейджинга (Page Scan)]], [[Відповідь пейджинга]].<br /> <br /> <br /> :'''Встановлення зв'язку'''<br /> <br /> Як тільки пристрій буде перебувати в стані зв'язку, LMP може починати встановлювати з'єднання. З'єднання L2CAP базуються на концепції каналів, які визначаються ідентифікаторами каналу, аналогічними сокетами в TCP / IP. Канал, відмінний від каналу piconet, ідентифікується адресою пристрою, з яким створено двосторонню з'єднання, і ідентифікатором каналу. Основні кроки в установці з'єднання в підсумку виглядають так:<br /> <br /> :1. Пакети POLL і відповідь використовуються для передачі інформації конфігурації без взаємодії хоста.&lt;br&gt;<br /> :2. Відправляється пакет LMP_host_connect_request.&lt;br&gt;<br /> :3. Віддалене пристрій відповідає LMP_NOT_ACCEPTED, якщо додаток, запитувана першим пристроєм, не хоче або не може відповісти. Інакше надсилається відповідь LMP_ACCEPTED.&lt;br&gt;<br /> :4. Відповідає пристрій може запитати про відключення ролі, якщо це буде потрібно з деяких причин. Перший пристрій відповідає відповідним пакетом для прийняття або не прийняття запиту.<br /> <br /> З'єднання встановлено на рівні Link Manager.<br /> <br /> Додаток може не бути поінформоване про те, які послуги є доступними, і буде використовувати SDP, щоб це виявити.<br /> <br /> :'''SDP'''<br /> <br /> Зміни середовища Bluetooth відбуваються часто, отже, доступні послуги повинні бути виявлені в полі зору. SDP забезпечує кошти програми для виявлення, які сервіси є доступними, і їх характеристики, як описано в основних специфікаціях.<br /> Пристрій Bluetooth, послуги якого повинні бути виявлені, запускає SDP сервер. Для виявлення послуг інших пристроїв запускає SDP клієнта. Один клієнт може запущено для кожної програми, але один пристрій може запустити тільки один сервер SDP. Сервер SDP обслуговує сервісну запис кожної служби, що дозволяє пристрою виявлятися. Клієнт надсилає запит на сервер. Запит може бути пошуком специфічного класу сервісних послуг або переглядом всіх класів доступних сервісів. Сервер дає відповідний відповідь. Якщо пристрій сервера має тільки декілька сервісів, вони не можуть бути розділені на класи та сервісні опису не відправляються пристрою. В іншому варіанті опису класу відправляються і клієнт може продовжувати вивчати деталі в межах класу. SDP тільки дозволяє сервісів бути виявленими. Доступ повинен бути через інші протоколи, засновані на L2CAP. L2CAP з'єднання Інформація, отримана через LMP з'єднання і через SDP, буде використовуватися L2CAP, щоб встановити канал для програми. L2CAP встановлює лише зв'язку ACL з'єднання.<br /> З'єднання L2CAP базуються на концепції каналів, які визначаються ідентифікаторами каналу, аналогічними роз'ємів в IP TCP. Канал, відмінний від каналу piconet, ідентифікується адресою пристрою, до якого створено з'єднання, і ідентифікатором каналу. Кожен канал приймається до заповнення дуплексу, з QoS специфікацією в кожному напрямку. Канал може бути двухточечной або багатоточковий. L2CAP встановлює з'єднання, коли на нього додатком виражений запит і з'єднання на потрібний пристрій ще не було встановлено. Запити від нижніх рівнів щодо з'єднань, необхідних програмами на віддалених пристроях, також обробляються L2CAP відповідно до залученим додатком.<br /> <br /> SCO з'єднання не проходять по L2CAP, але посилають їх дані безпосередньо Baseband. L2CAP встановлює окремий сигнальний канал для запиту з'єднання, конфігурації, роз'єднання і пр. (для випробування). L2CAP-пакети не забезпечують CRC або інші перевірки помилок, покладаючись на смугу baseband для захисту даних і впорядкованої доставки.<br /> <br /> Взаємодія цього протоколу з верхніми і нижніми рівнями розглядається в подіях і діях. Події - всі повідомлення, отримані L2CAP від більш низьких або більш високих рівнів, у той час як дії - відповіді, зроблені для них. Нижнім рівнем може бути LMP або HCI, в той час як більш високим рівнем може бути будь-який додаток. Типова послідовність подій і дій для встановлення з'єднання може бути наступна:<br /> <br /> :1. Подія і Дія 0: Подія - це запит з'єднання від більш високого рівня. Дія полягає в тому, що пристрій L2CAP посилає пакет запиту віддаленого L2CAP. Цей пакет на віддалене пристрій доставляє baseband.&lt;br&gt;<br /> :2. Подія і Дія 1: Віддалений L2CAP отримує цей пакет і відповідає з пакетом у відповідь підключення. Перед виконанням L2CAP контактує з віднесеним додатком, щоб перевірити, чи буде потрібний запит фактично оброблено тим додатком.&lt;br&gt;<br /> :3. Подія і Дія 2: Прийом у відповідь пакету - подія для локального пристрою L2CAP. Взаємодія запрошувати про параметри конфігурації: максимальний модуль payload і межі часу очікування.&lt;br&gt;<br /> :4. Подія і Дія 3: Запит конфігурації - подія для віддаленого L2CAP. Його дія - відповідь конфігурації. Також, можна посилати його власної конфігурації запит про додаткові параметри.&lt;br&gt;<br /> :5. Подія і Дія 4: Вищезгаданий пакет - подія для місцевого пристрою. Воно відповідає з відповіддю конфігурації.<br /> <br /> Ініціатором в місцевому пристрої виступає L2CAP, адресатом - L2CAP в пункті доступу або іншому пристрої Bluetooth, з яким входить у контакт. Зверніть увагу, що за вказаним на стрілках, що вказують до ініціатора або адресату - події для L2CAP, в той час як стрілки, що вказують за межі - дії. Назви, що починаються з L2CAP, є з'єднаннями між двома L2CAP на різних пристроях. Вертикальні рядки LP - Менеджери Зв'язки в цих двох пристроях. Назви, що починаються з WA, представляють собою з'єднання з додатком більш високого рівня, для якого встановлюється канал.<br /> <br /> Стану OPEN відзначають інтервал з'єднання додатків. Останні кроки у вищезгаданій таблиці відносяться до роз'єднання. Тепер можуть бути передані дані програми або можуть бути виконані [[процедури захисту]].<br /> <br /> :'''Зв'язок додатків'''<br /> <br /> Прикладні дані будуть тепер передані через з'єднання, оскільки всі визначені процедури встановлення з'єднання Bluetooth були виконані. Додатка необхідно запустити протокол більш високого рівня L2CAP. Bluetooth було визначено три використовуваних протоколу. Це:<br /> :'''RFCOMM'''&lt;br&gt;<br /> Це емуляція послідовного порту через бездротове з'єднання.&lt;br&gt;<br /> :'''SDP'''&lt;br&gt;<br /> Це Service Discovery Protocol, який допомагає пристроям виявити доступні послуги поблизу.&lt;br&gt;<br /> :'''TCS'''&lt;br&gt;<br /> Це Telephony Control Protocol Specification, описує управління запитом і передачу сигналів голосових каналів через Bluetooth. Всі користувальницькі додатки і інші існуючі механізми доступу до мережі, наприклад, IP TCP, PPP, IrDA OBEX, WAP і HomeRF можуть бути здійснені за рівнем L2CAP або вищезазначеним трьом протоколами, якщо додаток вибере використання їхніх послуг.<br /> <br /> Додаток в результаті повідомить, що більше не потрібно підключення, якщо воно не було зафіксовано протягом часу запуску програми. LMP посилає пакет LMP_detach пакет на віддалене пристрій, на який не потрібно відповідь. Відбувається роз'єднання.<br /> <br /> = Профілі Bluetooth =<br /> <br /> • Advanced Audio Distribution Profile (A2DP)<br /> <br /> A2DP розроблений для передачі двоканального стерео аудіопотоку, наприклад музики, до безпровідної гарнітури або будь-якого іншого пристрою. Профіль повністю підтримує низькокомпресуючий кодек Sub_Band_Codec (SBC) і опційно підтримує MPEG-1,2 аудіо, MPEG-2,4 ААС і ATRAC, здатний підтримувати кодеки визначені виробником.<br /> <br /> • Audio / Video Remote Control Profile (AVRCP)<br /> <br /> Цей профіль розроблений для управління стандартними функціями телевізорів, Hi-Fi устаткування і інше. Тобто дозволяє створювати пристрою з функціями дистанційного керування. Може використовуватися в сумісності з профілями A2DP або VDPT.<br /> <br /> • Basic Imaging Profile (BIP) <br /> <br /> Профіль розроблений для пересилки зображень між пристроями і включає можливість зміни розміру зображення і конвертацію в підтримуваний формат приймаючого пристрою.<br /> <br /> • Basic Printing Profile (BPP) <br /> <br /> Профіль дозволяє пересилати текст, e-mails, vCard і інші елементи на принтер. Профіль не вимагає від принтера специфічних драйверів, що вигідно відрізняє його від HCRP.<br /> <br /> • Common ISDN Access Profile (CIP) <br /> <br /> Профіль для доступу пристроїв до ISDN.<br /> <br /> • Cordless Telephony Profile (CTP) <br /> <br /> Профіль безпровідної телефонії.<br /> <br /> • Device ID Profile (DID) <br /> <br /> Профіль дозволяє ідентифікувати клас пристрою, виробника, версію продукту.<br /> <br /> • Dial-up Networking Profile (DUN) <br /> <br /> Протокол надає стандартний доступ до інтернету або іншого телефонного сервісу через Bluetooth. Базується на SPP, включає PPP і AT команди визначені в специфікації ETSI.<br /> <br /> • Fax Profile (FAX) <br /> <br /> Профіль надає інтерфейс між мобільним або стаціонарним телефоном і ПК на якому встановлено програмне забезпечення для факсів. Підтримує ITU T.31 і ITU T.32 набір AT ко-манд. Голосовий дзвінок або передача даних профілем не підтримується.<br /> <br /> • File Transfer Profile (FTP_profile) <br /> <br /> Профіль забезпечує доступ до файлової системи пристрою. Включає стандартний набір команд FTP, що дозволяє отримувати список директорій, зміни директорій, отримувати, передавати і видаляти файли. В якості транспорту використовується OBEX, базується на GOEP.<br /> <br /> • General Audio / Video Distribution Profile (GAVDP) <br /> <br /> Профіль є базою для A2DP і VDP.<br /> <br /> • Generic Access Profile (GAP) <br /> <br /> Профіль є базою для решти всіх профілів.<br /> <br /> • Generic Object Exchange Profile (GOEP) <br /> <br /> Профіль є базою для інших профілів передачі даних, базується на OBEX.<br /> <br /> • Hard Copy Cable Replacement Profile (HCRP) <br /> <br /> Профіль надає просту альтернативу кабельного з'єднання між пристроєм і принтером. Мінус профілю в тому, що для принтера необхідні специфічні драйвера, що робить профіль не універсальним.<br /> <br /> • Hands-Free Profile (HFP) <br /> <br /> Профіль використовується для з'єднання безпровідної гарнітури і телефону, передає монозвук в одному каналі.<br /> <br /> • Human Interface Device Profile (HID) <br /> <br /> Забезпечує підтримку пристроїв з HID (Human Interface Device), таких як мишки, джойстики, клавіатури та інші. Використовує повільний канал, працює на зниженій потужності.<br /> <br /> • Headset Profile (HSP) <br /> <br /> Профіль використовується для з'єднання безпровідної гарнітури і телефону. Підтримує мінімальний набір AT команд специфікації GSM для забезпечення можливості здійснювати дзвінки, відповідати на дзвінки, завершувати дзвінок, настроювати гучність.<br /> Підтримка гарнітурою профілю Headset (&quot;навушники&quot;). Профіль - набір функцій або можливостей, доступних для певного пристрою Bluetooth. Для спільної роботи Bluetooth-пристроїв необхідно, щоб всі вони підтримували загальний профіль. Через профіль Headset, за наявності Bluetooth 1.2 і вище, а також при його підтримці головним пристроєм, можна виводити на гарнітуру весь звуковий супровід роботи телефону. Наприклад, прослуховувати на гарнітурі всі сигнали підтвердження операцій, mp3-музыку з плеєра, мелодії дзвінка, звуковий ряд відеороликів. Також з підтримкою даного профілю з'являється можливість міняти гучність, здійснювати дзвінки, а також відповідати або відхиляти їх безпосередньо з гарнітури. Гарнітури, що підтримують такий профіль мають можливість передачі стереозвуку, на відміну від моделей, які підтримують тільки профіль Hands-Free.<br /> <br /> • Intercom Profile (ICP) <br /> <br /> Забезпечує голосові дзвінки між Bluetooth-сумісними пристроями.<br /> <br /> • LAN Access Profile (LAP) <br /> <br /> LAN Access profile забезпечує можливість доступу Bluetooth-пристроям до обчислювальних мереж LAN, WAN або Internet за допомогою іншого Bluetooth-пристроя, який має фізичне підключення до цих мереж. Bluetooth-пристрій використовує PPP поверх RFCOMM для установки з'єднання. LAP також допускає створення ad-hoc Bluetooth-сетей.<br /> <br /> • Object Push Profile (OPP) <br /> <br /> Базовий профіль для пересилки «об'єктів», таких як зображення, віртуальні візитні картки і ін. Передачу даних ініціює відправляючий пристрій (клієнт), а не приймальний (сервер).<br /> <br /> • Personal Area Networking Profile (PAN) <br /> <br /> Профіль дозволяє використовувати протокол Bluetooth Network Encapsulation як транспорт через Bluetooth-соединение.<br /> <br /> • Phone Book Access Profile (PBAP) <br /> <br /> Профіль дозволяє обмінюватися записами телефонних книг між пристроями.<br /> <br /> • Serial Port Profile (SPP) <br /> <br /> Профіль базується на специфікації ETSI TS07.10 і використовує протокол RFCOMM. Профіль емулює послідовний порт, надаючи можливість заміни стандартного RS-232 безпровідним з'єднанням. Є базовим для профілів DUN, FAX, HSP і AVRCP.<br /> <br /> • Service Discovery Application Profile (SDAP) <br /> <br /> Профіль використовується для надання інформації про профілі, які використовує пристрій-сервер.<br /> <br /> • SIM Access Profile (SAP, SIM) <br /> <br /> Профіль дозволяє дістати доступ до SIM-карти телефону, що дозволяє використовувати одну SIM-карту для декількох пристроях.<br /> <br /> • Synchronisation Profile (SYNCH) <br /> <br /> Профіль дозволяє синхронізувати особисті дані (PIM). Профіль запозичений із специфікації інфрачервоного зв'язку і адаптований групою Bluetooth SIG.<br /> <br /> • Video Distribution Profile (VDP) <br /> <br /> Профіль дозволяє передавати потокове відео. Підтримує H.263, стандарти MPEG-4 Visual Simple Profile, H.263 profiles 3, profile 8 підтримуються опціонально і не містяться в специфікації.<br /> <br /> • Wireless Application Protocol Bearer (WAPB) <br /> <br /> Протокол для організації P-to-P (Point-to-Point) з'єднання через Bluetooth.<br /> <br /> = Безпека Bluetooth =<br /> <br /> У червні 2006 року Авіша Вул (Avishai Wool) і Янів Шакед (Yaniv Shaked) опублікували статтю, що містить докладний опис атаки на bluetooth-пристрої. Матеріал містив опис як активної, так і пасивної атаки, що дозволяє дістати PIN код пристрою і надалі здійснити з'єднання з даним пристроєм. Пасивна атака дозволяє відповідно екіпірованому зловмисникові «підслуховувати» (sniffing) процес ініціалізації з'єднання і надалі використовувати отримані в результаті прослушки і аналізу дані для встановлення з'єднання (spoofing). Однозначно, для проведення даної атаки зловмисникові потрібно знаходиться в безпосередній близькості і безпосередньо у момент встановлення зв'язку. Це не завжди можливо. Тому з’явилася ідея активної атаки. Була виявлена можливість відправки особливого повідомлення в певний момент, що дозволяє почати процес ініціалізації з пристроєм зловмисника. Обидві процедури злому достатньо складні і включають декілька етапів, основний з яких збір пакетів даних і їх аналіз. Самі атаки засновані на вразливості в механізмі аутентифікації і створення ключа-шифру між двома пристроями. І тому перед викладом механізму атак розглянемо механізм ініціалізації bluetooth-з’єднання.<br /> <br /> == Вразливості і атаки Bluetooth ==<br /> <br /> === Базова pairing атака (атака на сполучення) ===<br /> <br /> Проаналізуємо дані, обмін якими йде впродовж процесу сполучення:<br /> <br /> [[Файл: Данні.jpg]]<br /> <br /> Представимо ситуацію: зловмисникові вдалося прослуховувати ефір і під час процедури сполучення, він перехопив і зберіг всі повідомлення. Далі знайти PIN можна використовуючи перебір.<br /> <br /> Перш за все необхідно скласти сам алгоритм перебору. Ми маємо в своєму розпорядженні перехоплені величини IN_RAND (він нешифрований) і BD_ADDR (нагадаємо, що адреси пристроїв видно в ефірі) і запускаємо алгоритм E22. Йому передаємо вищеперелічені дані і наш передбачуваний PIN. В результаті ми набудемо передбачуваного значення Kinit. Виглядає воно зразково так:<br /> <br /> Kinit = E22[IN_RAND, BD_ADDR(B), PIN'] де PIN' передбачуваний нами PIN-код<br /> <br /> Далі, повідомлення 2 і 3 піддаються XOR з тільки що отриманим Kinit. Отже, наступним кроком ми отримаємо LK_RAND(A) і LK_RAND(B) в чистому вигляді. Тепер ми можемо вирахувати передбачуване значення Kab, для чого проробляємо наступну операцію:<br /> <br /> LK_K(A)= E21[BD_ADDR(A), LK_RAND(A)] де LK_K(A|B) це проміжні величини<br /> <br /> LK_K(B)= E21[BD_ADDR(B), LK_RAND(B)]<br /> <br /> Kab = LK_K(A) XOR LK_K(B)<br /> <br /> Перевіримо PIN. Візьмемо отриманий Kab і перехоплений AU_RAND(A) і обчислимо SRES(A).<br /> <br /> Після порівнюємо отриманий результат з SRES(A)', номер, що зберігається в повідомлен-ні, 5:<br /> <br /> SRES(A)= E1[AU_RAND(A), Kab, BD_ADDR(B)]<br /> <br /> Якщо SRES(A)== SRES(A)' PIN успішно вгаданий. Інакше повторюємо послідовність дій спочатку з новою величиной PIN'.<br /> <br /> Першим, хто відмітив цю уразливість, був англієць Оллі Вайтхауз (Ollie Whitehouse) в квітні 2004 року. Він першим запропонував перехопити повідомлення під час сполучення і спробувати обчислити PIN методом перебору, використовуючи отриману інформацію. Проте, метод має один істотний недолік: атаку можливо провести тільки у випадку, якщо вдалося підслуховувати всі аутентифікаційні дані. Іншими словами, якщо зловмисник знаходився поза ефіром під час початку сполучення або ж упустив якусь величину, то він не має можливості продовжити атаку.<br /> <br /> === Re-pairing атака (атака на пересполучений) ===<br /> <br /> Вулу і Шакеду вдалося знайти вирішення труднощів, пов'язаних з атакою Вайтхауза. Був розроблений другий тип атаки. Якщо процес сполучення вже початий і дані упущені, ми не зможемо закінчити атаку. Але був знайдений вихід. Потрібно змусити пристрої спочатку ініціювати процес сполучення (звідси і назва). Дана атака дозволяє у будь-який момент почати вищеописану pairing атаку.<br /> <br /> Розглянемо наступну ситуацію. Допустимо, що пристрої вже встигли зв'язатися, зберегли ключ Kab і приступили до Mutual authentication. Від нас потрібно змусити пристрої наново почати pairing. Всього було запропоновано три методи атаки на переспряження, причому всі з них залежно від якості реалізації bluetooth-ядра конкретного пристрою. Нижче приведені методи в порядку убування ефективності:<br /> <br /> 1) За pairing слідує фаза аутентифікації. Master-пристрій посилає AU_RAND і чекає у відповідь SRES. У стандарті декларує можливість втрати ключа зв'язку. У такому разі slave посилає «LMP_not_accepted», повідомляючи master про втрату ключа. Тому основна мета зловмисника відстежити момент відправки AU_RAND master-пристрієм і у відповідь упровадити пакет LMP_not_accepted, що містить. Реакцією master буде реинициализация процесу pairing. Причому це приведе до анулювання ключа зв'язку на обох пристроях.<br /> <br /> 2) Якщо встигнути відправити IN_RAND slave-пристрію безпосередньо перед відправкою master-пристроєм величини AU_RAND, то slave буде упевнений, що на стороні master загублений ключ зв'язку. Це знову ж таки приведе до процесу реинициализации сполучення, але вже ініціатором буде slave.<br /> <br /> 3) Зловмисник чекає відправки master-пристроєм AU_RAND і відправляє у відповідь випадково SRES, що згенерував. Спроба аутентифікації провалена. Далі слідує низка повторних спроб аутентифікації(кількість залежить від особливостей реалізації пристроїв). За умови, що зловмисник продовжує вводити master-пристрій в оману, незабаром (по лічильнику невдалих спроб) пристроями буде ухвалено рішення об реинициализации сполучення.<br /> <br /> Використавши будь-який з цих методів, зловмисник може приступити до базової атаки на сполучення. Таким чином, маючи в арсеналі ці дві атаки, зловмисник може безперешкодно викрасти PIN-код. Далі маючи PIN-код він зможе встановити з'єднання з будь-яким з цих пристроїв. І варто врахувати, що в більшості пристроїв безпека на рівні служб, доступних через bluetooth, не забезпечується на належному рівні. Більшість розробників роблять ставку саме на безпеку встановлення сполучення. Тому наслідки дій зловмисника можуть бути різними: від крадіжки записника телефону до встановлення вихідного виклику з телефону жертви і використання його як прослуховуючого пристрою.<br /> <br /> Ці методи описують, як примусити пристрої «забути» link key, що само по собі веде до повторного pairing, а значить, зловмисник може підслуховувати весь процес із самого початку, перехопити всі важливі повідомлення і підібрати PIN.<br /> <br /> == Оцінка часу підбору PIN-кода ==<br /> <br /> У протоколі Bluetooth активно використовуються алгоритми E22, E21, E1, засновані на шифрі SAFER+. Те що вразливість відноситься до критичних підтвердив Брюс Шнайер (Bruce Schneier). Підбір PIN-a на практиці чудово працює. Нижче приведені результати отримані на Pentium IV на 3 Ггц:<br /> <br /> [[Файл:Розшифрування.JPG]]<br /> <br /> Конкретні реалізації вищеописаних атак можуть працювати з різною швидкістю. Способів оптимізації дуже багато: особливі налаштування компілятора, різні реалізації циклів, умов і арифметичних операцій. Авіша Вул (Avishai Wool) і Янів Шакед (Yaniv Shaked) зробили прорив, знайшовши спосіб скоротити час перебору PIN-кода в рази. Ця оптимізація виходить за рамки даної статті, але, варто відзначити, що мова йде про оптимізації базових алгоритмів стека bluetooth. В світлі сучасних технологій (зокрема nVidia CUDA) результати могли бути ще краще.<br /> <br /> Збільшення довжини PIN-кода не є панацеєю і лише трохи збільшує час перебору. Тільки сполучення пристроїв в безпечному місці може частково захистити від описаних атак. Приклад bluetooth гарнітура або автомобільний handsfree. Ініціалізація зв'язку (при включенні) з даними пристроями може відбуватися багато разів протягом дня, і не завжди у користувача є можливість знаходитися при цьому в захищеному місці. Втім, атаки подібного вигляду не будуть дуже популярні, принаймні, поки не буде реалізовано доступних апаратних засобів і універсальних програмних пакетів.<br /> <br /> Впровадження NFC є ефективним рішенням проти даного виду атак, але в цілому, ситуація не зміниться на краще до появи на ринку достатньої кількості рішень на Bluetooth 2.1 (з підтримкою NFC), а через їх зворотну сумісність з попередніми версіями протоколу, вищевикладені атаки будуть актуальні ще достатньо тривалий час.<br /> <br /> = Питання до технології Bluetooth =<br /> <br /> #В чому полягає суть методу FHSS?<br /> #У чому переваги Bluetooth 2.1 від 2.0?<br /> #Суть профілю Bluetooth Headset Profile (HSP).<br /> #Який радіус роботи пристроїв BT1 і BT2?<br /> #Які є три етапи установки зв'язку bluetooth?<br /> #Що можна сказати про безпеку bluetooth з'єднання?<br /> #Які можливості надає профіль Audio / Video Remote Control Profile (AVRCP)?<br /> #Опишіть процес забезпечення безпеки?<br /> #Яким чином здійснюється зв'язок між двома телефонами по Bluetooth<br /> #Яке призначення профілю Fax Profile (FAX)<br /> #Принципи методів атаки на переспряження<br /> #Основні недоліки Bluetooth?<br /> #Хто зробив прорив, знайшовши спосіб скоротити час перебору PIN-кода в рази?<br /> #Чим відрізняється пасивна атака на PIN-код від активної?<br /> #Для чого був розроблений профіль Basic Imaging Profile (BIP)?<br /> #Що таке інтерференція?<br /> #Як здійснюється передача?Пакетами?Якщо так то яка величина пакета?<br /> #Чи має блютус MAC-адреси?<br /> <br /> <br /> = Застосування =<br /> <br /> '''Апаратне забезпечення'''<br /> <br /> Радіус роботи пристроїв BT2 не перевищує 15 метрів, для BT1 до 100 м (клас А). Ці числа декларуються стандартом для прямої видимості, в реальності не варто очікувати роботу на відстані більше 10-20 м. Такої далекодії недостатньо для ефективного застосування атак на практиці. Тому, ще до детального опрацювання алгоритмів атаки, на Defcon-2004 публіці була представлена ​​антена-гвинтівка BlueSniper, розроблена Джоном Херінгтона (John Herington). Пристрій підключається до портативного пристрою — ноутбуку / КПК і має достатню спрямованість і потужність (ефективна робота до 1,5 км).<br /> <br /> '''Програмне забезпечення'''<br /> <br /> '''Blueman''' - комп'ютерна програма для створення з'єднань з різними Bluetooth-приладами.<br /> <br /> '''Функції:'''<br /> <br /> •Створення мережевих з'єднань :<br /> •Персональна мережа (PAN), у тому числі спільно з програмою NetworkManager. Надається базовий DHCP-клієнт для PAN.<br /> •Підключення до інтернету через мобільні пристрої з використанням DUN-профілю. Мобільні мережі що підтримуються: GPRS, EDGE, 3G.<br /> •Спільна робота з програмами NetworkManager і ModemManager за допомогою додаткових модулів(плагінів) Blueman.<br /> •Обмін файлами між комп'ютером і Bluetooth-пристроєм по протоколу OBEX.<br /> •Підключення:<br /> •Пристрої введення.<br /> •Аудіо-пристрої (наприклад - навушникі). Підтримка роботи із звуковим сервером PulseAudio.<br /> <br /> = Ресурси Internet =<br /> <br /> * http://www.bluetooth.org — офіційний сайт групи розробників технології (містить специфікації)<br /> * http://www.bluetooth.com — офіційний сайт для користувачів технології<br /> * http://www.bluesoleil.com<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> [[category:Комп'ютерні мережі]]</div>

ENergyKos https://wiki.cusu.edu.ua/index.php/%D0%A2%D0%B5%D1%85%D0%BD%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%B3%D1%96%D1%8F_Bluetooth 2013-01-14T08:31:15Z

<p>ENergyKos: </p> <hr /> <div>= Вступ до теми Bluetooth =<br /> [[Файл:Bluetooth.png|thumb|Логотип Bluetooth]]<br /> Специфікація Bluetooth була розроблена групою Bluetooth Special Interest Group (Bluetooth SIG), яка була заснована 20 травня 1998 році. У неї увійшли компанії Ericsson, IBM, Intel, Toshiba і Nokia. Потім багато компаній, включаючи Microsoft, Lenovo і Motorola, вступили в неї як асоційовані члени. Будь-яка компанія, яка планує розробляти пристрої Bluetooth, може безкоштовно увійти в цю групу. У SIG вже складається близько 2000 компаній. Згодом Bluetooth SIG і IEEE досягли угоди, на основі якої специфікація Bluetooth стало частиною стандарту IEEE 802.15.1. Роботи із створення Bluetooth компанія Ericsson Mobile Communication почала в 1994 році. Спочатку ця технологія була пристосована під потреби системи FLYWAY у функціональному інтерфейсі між мандрівниками та системою.<br /> <br /> '''Назва Bluetooth''' (&quot;синій зуб&quot;) походить від прізвища середньовічного короля Данії Гаральда I Синєзубого (норв. Harald Blåtann). Гаральд вмів посадити за стіл переговорів ворогуючі партії, домовляючись з кожною партією окремо, тому назва Bluetooth стала відповідним ім'ям для технології, що дозволяє різним пристроям спілкуватися один з одним. Використовуючи перші літери імені короля (руни B та H) у комбінації, створено й логотип технології.<br /> <br /> На відміну від технології інфрачервоного зв'язку IrDA (Infrared Direct Access), що працює за принципом &quot;точка-точка&quot; в зоні прямої видимості, технологія Bluetooth розроблялася для роботи як за принципом &quot;точка-точка&quot;, так і в якості багатоточкового радіоканалу, керованого багаторівневим протоколом , схожим на протокол мобільного зв'язку GSM. Bluetooth стала конкурентом таких технологій, як IEEE 802.11, HomeRF і IrDA, хоча остання і не призначена для побудови локальних мереж, але є найпоширенішою технологією бездротового з'єднання комп'ютерів і периферійних пристроїв. <br /> <br /> ''Основне призначення Bluetooth'' - забезпечення економного (з точки зору споживаного струму) і дешевого радіозв'язку між різноманітними типами електронних пристроїв. Причому, велике значення приділяється компактності електронних компонентів, що дає можливість застосовувати Bluetooth у малогабаритних пристроях розміром з наручний годинник. Bluetooth забезпечує обмін інформацією між такими пристроями як кишенькові і звичайні персональні комп'ютери, мобільні телефони, ноутбуки, принтери, цифрові фотоапарати, мишки, клавіатури, джойстики, навушники, гарнітури на надійній та недорогій радіочастоті для ближнього зв'язку. Bluetooth дозволяє цим пристроям обмінюватись інформацією, коли вони знаходяться в радіусі від 10 до 100 метрів один від одного, навіть в різних приміщеннях. Дальність дуже сильно залежить від механічних та радіо перешкод.<br /> <br /> Технологія Bluetooth спеціально розроблена для забезпечення дешевою, стійкої, ефективної, високоємного зв'язку, для роботи з голосом і передачі даних, з наступними '''характеристиками:'''&lt;br/&gt;<br /> <br /> :1.Швидкість передачі / прийому 1 Мбіт / с, при використанні каналу з максимально можливою шириною смуги.&lt;br/&gt;<br /> :2.Швидкі перемикання частоти, щоб уникнути інтерференції.&lt;br/&gt;<br /> :3.Адаптивна вихідна потужність для мінімізації перешкод.&lt;br/&gt;<br /> :4.Короткі пакети даних для мінімізації потужності під час перешкод.&lt;br/&gt;<br /> :5.Швидке впізнання (підтвердження).&lt;br/&gt;<br /> :6.CVSD (Continuous Variable Slope Delta Modulation) голосове кодування, яке дає можливість роботи з високими частотами помилок по :бітам.&lt;br/&gt;<br /> :7.Гнучкі типи пакетів, які підтримують широкий спектр додатків.&lt;br/&gt;<br /> :8.Ненапружений &quot;бюджет зв'язку&quot;, що підтримує недорогу інтеграцію окремих елементарних сигналів.&lt;br/&gt;<br /> :9.Інтерфейс передачі / прийому, спеціально пристосований для мінімізації енергоспоживання.&lt;br/&gt;&lt;br/&gt;<br /> <br /> Ці властивості дають технології Bluetooth можливість забезпечувати надзвичайно гнучкий зв'язок з високими швидкостями передачі даних навіть за наявності серйозних перешкод. При завідомо хорошому прийомі в сприятливих умовах передачі сигналу, в міру посилення перешкод, падіння якості переданого сигналу буде залишатися мінімальним і поступовим, що дає можливість збереження стабільного зв'язку.<br /> <br /> Bluetooth має RF (Radio Frequency) специфікації для передачі голосу і даних на короткі відстані, &quot;точка-мультиточка&quot;.&lt;br/&gt;&lt;br/&gt;<br /> <br /> Радіус роботи пристроїв BT2 не перевищує 15 метрів, для BT1 до 100 м (клас А). Ці числа декларуються стандартом для прямої видимості, в реальності не варто чекати роботу на відстані більше 10-20 метрів. Такого дальнодії недостатньо для ефективного застосування атак на практиці. Тому, ще до детального опрацьовування алгоритмів атаки, на Defcon-2004 публіці була представлена антена-гвинтівка BlueSniper, розроблена Джонном Херінгтоном (John Herington). Пристрій підключається до портативного пристрою ноутбуку/КПК і має достатню спрямованість і потужність (ефективна робота до 1,5 км.)<br /> <br /> = Принцип дії Bluetooth =<br /> <br /> Радіозв'язок Bluetooth здійснюється в '''ISM''' діапазоні (англ. Industry, Science and Medicine - смуга промислового, наукового та медичного застосування), який використовується в різних побутових приладах і безпровідних мережах (вільний від ліцензування діапазон 2,4-2,4835 Ггц). Спектр сигналу формується по методу FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum псевдовипадкова перебудова робочої частоти). Метод FHSS простий в реалізації, забезпечує стійкість до широкосмугових перешкод, а устаткування коштує недорого.<br /> <br /> Згідно '''алгоритму FHSS''', в Bluetooth частота сигналу, що несе, стрибкоподібно міняється 1600 разів в секунду (всього виділяється 79 робочих частот шириною в 1 Мгц, а в Японії, Франції і Іспанії смуга вже 23 частотних каналу). Послідовність перемикання між частотами для кожного з'єднання є псевдовипадковою і відома тільки передавачу і приймачу, які кожні 625 мкс (один часовий слот) синхронно перебудовуються з однієї частоти, що несе, на іншу. Таким чином, якщо поряд працюють декілька пар приймач-передавач, то вони не заважають один одному. Цей алгоритм є також складовою частиною системи захисту конфіденційності передаваної інформації: перехід відбувається по псевдовипадковому алгоритму і визначається окремо для кожного з'єднання. При передачі цифрових даних і аудіосигналу (64 Кбіт/с в обох напрямах) використовуються різні схеми кодування: аудио-сигнал не повторюється (як правило), а цифрові дані у разі втрати пакету інформації будуть передані повторно. Без перешкодостійкого кодування це забезпечує передачу даних зі швидкостями 723,2 Кбіт/с із зворотним каналом 57,6 Кбіт/с, або 433,9 Кбіт/c в обох напрямах.<br /> <br /> Для '''повнодуплексної''' передачі використовується '''дуплексний''' режим з тимчасовим розділенням (TDD). Підтримується ''ізохронна'' і ''асинхронна'' передача даних і забезпечується проста інтеграція з TCP / IP. Енергоспоживання пристроїв Bluetooth має бути в межах 0.1 Вт. Кожен пристрій має унікальну 48-бітову мережеву адресу, сумісний з форматом стандарту локальних мереж IEEE 802.<br /> <br /> = Специфікації Bluetooth =<br /> <br /> == Bluetooth 1.0 ==<br /> <br /> Пристрої версій 1.0 (1998) і 1.0B мали погану сумісність між продуктами різних виробників. У 1.0 і 1.0B була обов'язковою передача адреси пристрою (BD_ADDR) на етапі встановлення зв'язку, що робило неможливою реалізацію анонімності з'єднання на протокольному рівні і було основним недоліком даної специфікації.<br /> <br /> == Bluetooth 1.1 ==<br /> <br /> У Bluetooth 1.1 було виправлено безліч помилок, знайдених в 1.0B, ''додана підтримка для нешифрованих каналів, індикація рівня потужності сигналу'', що приймається (RSSI).<br /> <br /> == Bluetooth 1.2 ==<br /> <br /> У версії 1.2 була додана технологія адаптивної перебудови робочої частоти (AFH), що поліпшило опірність до електромагнітної інтерференції (перешкод) шляхом використання рознесених частот в послідовності перебудови. Також збільшилася швидкість передачі і додалася технологія eSCO, яка покращувала якість передачі голосу шляхом повторення пошкоджених пакетів. У HCI додалася підтримка трьох-провідного інтерфейсу UART.<br /> <br /> Головні поліпшення включають наступне:<br /> <br /> •Швидке підключення і виявлення.<br /> •Адаптивна перебудова частоти з розширеним спектром (AFH), яка підвищує стійкість до радіоперешкод.<br /> •Вищі, ніж у 1.1, швидкості передачі даних, практично до 721 кбіт / с.<br /> •Розширені Синхронні Підключення (eSCO), які покращують якість передачі голосу в аудіопотоку, дозволяючи повторну передачу пошкоджених пакетів, і при необхідності можуть збільшити затримку аудіо, щоб надати кращу підтримку для паралельної передачі даних.<br /> •В Host Controller Interface (HCI) додана підтримка трипровідною інтерфейсу UART.<br /> •Затверджено як стандарт IEEE Standard 802.15.1-2005.<br /> Введені режими управління потоком даних (Flow Control) і повторної передачі (Retransmission Modes) для L2CAP.<br /> <br /> == Bluetooth 2.0 + EDR ==<br /> <br /> Bluetooth версії 2.0 був випущений 10 листопада 2004 Має зворотну сумісність з попередніми версіями 1.x. Основним нововведенням стала підтримка Enhanced Data Rate (EDR) для прискорення передачі даних. Номінальна швидкість EDR близько 3 Мбіт / с, проте на практиці це дозволило підвищити швидкість передачі даних тільки до 2,1 Мбіт / с. Додаткова продуктивність досягається за допомогою різних радіо технологій для передачі даних.<br /> <br /> Стандартна (базова) швидкість передачі даних використовує GFSK-модуляцію радіосигналу при швидкості передачі в 1 Мбіт / с. EDR використовує поєднання модуляцій GFSK і PSK з двома варіантами, π/4-DQPSK і 8DPSK. Вони мають великі швидкості передачі даних по повітрю — 2 і 3 Мбіт / с відповідно.<br /> <br /> Bluetooth SIG видала специфікацію як «Технологія Bluetooth 2.0 + EDR», яка передбачає, що EDR є додатковою функцією. Крім EDR є й інші незначні удосконалення до 2.0 специфікації, і продукти можуть відповідати «Технології Bluetooth 2.0», не підтримуючи вищу швидкість передачі даних. Принаймні одне комерційне пристрій, HTC TyTN Pocket PC, використовує «Bluetooth 2.0 без EDR» у своїх технічних специфікаціях.<br /> <br /> Згідно з 2.0 + EDR специфікацією, EDR забезпечує наступні переваги:<br /> <br /> •Збільшення швидкості передачі в 3 рази (2,1 Мбіт / с) в деяких випадках.<br /> •Зменшення складності декількох одночасних підключень через додаткової смуги пропускання.<br /> •Нижче споживання енергії завдяки зменшенню навантаження.<br /> <br /> == Bluetooth 2.1 ==<br /> <br /> У Bluetooth версії 2.1 (2007) додана ''технологія розширеного запиту характеристик пристрою'' (для додаткової фільтрації списку при спряжуванні), ''енергозберігаюча технологія'' (Sniff Subrating), яка дозволяє збільшити тривалість роботи пристрою від одного заряду акумулятора в 3-10 разів. Крім того оновлена специфікація істотно спрощує і прискорює встановлення зв'язку між двома пристроями, дозволяє проводити оновлення ключа шифрування без розриву з'єднання, а також робить вказані з'єднання захищенішими, завдяки використанню технології Near Field Communication.<br /> <br /> == Bluetooth 3.0 ==<br /> <br /> Робоча група з розробки стандарту бездротової передачі даних Bluetooth, 21 квітня 2009 випускає специфікацію Bluetooth 3.0. Модулі з підтримкою нової специфікації поєднуватимуть в собі дві радіосистеми. Перша, з низьким енергоспоживанням, забезпечує передачу даних на звичайній для другої версії Bluetooth швидкості в три мегабіти в секунду. Інша, високошвидкісна і сумісна із ''стандартом 802.11'', забезпечує швидкості, порівнянні із швидкістю мереж '''Wi-Fi'''. Варто відзначити, що Bluetooth 3.0 використовує стандарт 802.11 без суфікса, тобто формально не сумісний з такими специфікаціями Wi-Fi, як 802.11b/g або 802.11n. 802.11 — загальніший стандарт. Використання тієї або іншої радіосистеми залежить від розміру передаваного файлу. Невеликі файли передаватимуться по повільному каналу, а великі — по високошвидкісному. Після закінчення передачі модуль повернеться в режим зниженого енергоспоживання. Крім того, в Bluetooth 3.0 з'явиться можливість під назвою ''&quot;розширений контроль живлення&quot;'' (Enhanced Power Control). Вона дозволяє уникнути розриву з'єднання, якщо пристрій поклали в сумку або в кишеню.<br /> <br /> == Bluetooth 4.0 ==<br /> <br /> В грудні 2009 консорціум Bluetooth SIG анонсував ''стандарт Bluetooth 4.0 для електронних датчиків''. Новий стандарт ''призначений для передачі коротких пакетів'' даних обсягом по 8-27 байт зі швидкістю 1 Мбіт/с. Для порівняння, Bluetooth 3.0, розробка якого була завершена в квітні 2008, дозволяє передавати дані зі швидкістю до 24 Мбіт/с, але і призначений він для іншої сфери застосування. <br /> <br /> '''Bluetooth 4.0 планується використовувати''' в мініатюрних сенсорах, що розміщуються на тілі пацієнтів, в спортивного взуття, тренажерах тощо. Сенсори на базі нового стандарту зможуть передавати різну інформацію з навколишнього світу — температуру, тиск, вологість, швидкість пересування і так далі - на різні пристрої контролю, включаючи мобільні телефони. За словами представників консорціуму, окремий стандарт був розроблений у зв'язку з тим, що Bluetooth 3.0 і більш ранні версії не в змозі забезпечити необхідний низький рівень енергоспоживання. <br /> <br /> Перший чіп з одночасною підтримкою Bluetooth 4.0 і 3.0 випустив ST-Ericsson.<br /> <br /> = Означення по темі технологія Bluetooth =<br /> <br /> • '''Піконет''' - &quot;пікомережа&quot;:<br /> набір пристроїв, з'єднаних через технологію Bluetooth спеціальним способом. Піконет починається з двох з'єднаних пристроїв, таких як портативний ПК і стільниковий телефон, і може розростатися до восьми з'єднаних пристроїв ось чому потрібний адресний простір обмежений 3 бітами). Всі пристрої Bluetooth є одноранговими пристроями і мають ідентичну реалізацію. Однак при установці піконет один пристрій буде діяти як майстер для цілей синхронізації, а інший (і) - як слейв (и) для підтримки піконет-з'єднання.<br /> <br /> • '''Scatternet''' - &quot;мережа розкиду&quot;: Дві або більше незалежних і несинхронізованих мережі піконет, взаємодіючих між собою. Як показано на, пристрій-слейв, так само, як і пристрій-майстер в одній мережі піконет можуть встановлювати таке з'єднання, стаючи слейвом в іншій мережі піконет.<br /> <br /> • '''Пристрій майстер:''' пристрій у піконет, в якому генерація синхронизирующих імпульсів і послідовність стрибків використовуються для синхронізації всіх інших пристроїв у піконет.<br /> <br /> • '''Пристрій слейв:''' всі пристрої в піконет, які не є майстром (до 7 активних пристроїв на кожен пристрій майстер).<br /> <br /> • '''MAC-адреса:''' 3-бітний Media Access Control адреса, що використовується для розрізнення пристроїв, включених у піконет.<br /> <br /> • '''Парковані пристрої:''' пристрою в піконет, які синхронізовані, але не мають MAC-адрес.<br /> <br /> • '''Sniff Mode''' і '''Hold Mode:''' пристрої, синхронізовані в піконет і мають тимчасово введені режими збереження енергії, в яких активність пристроїв знижена.<br /> <br /> • '''Ad-hoc network''' (спеціальна мережа) - просто мережа, в якій взаємодії встановлюються між комплексними станціями в даній області покриття без використання точки доступу або сервера.<br /> <br /> • '''Link Manager Protocol''' - повідомлення LMP використовуються для налаштування зв'язку, безпеки та управління.&lt;br/&gt;&lt;br/&gt;<br /> <br /> ::'''Користувацькі моделі'''<br /> <br /> Користувацькі моделі описують, яким чином можна використовувати пристрої Bluetooth. У кожній моделі існує один або більше відповідних профілів, які визначають рівні протоколів і функції, які повинні бути використані. ''Наведений нижче опис - не детальний, і ці відомості не можна вважати повними.'' <br /> <br /> :''Internet Bridge''<br /> <br /> Користувацька модель Internet Bridge описує, яким чином мобільний телефон або бездротовий модем забезпечує dial-up з'єднання персонального комп'ютера без необхідності фізичного з'єднання з ПК. Цей сценарій з'єднання вимагає використання мережі протоколів, що складається з двох частин - одна для команд AT, для управління процесом передачі необхідних даних з мобільного телефону та інших пристроїв.<br /> <br /> :''Three-in-One Phone''<br /> <br /> Користувацька модель Three-in-One Phone описує, яким чином телефонний апарат може приєднуватися до трьох різних провайдерів мобільних послуг. Телефон може працювати як при бездротовому телефонному з'єднанні з громадською комутованій телефонною мережею в домашніх умовах, що оплачується за фіксованою таксою оператора телефонного зв'язку. Цей сценарій включає здійснення дзвінків через голосову базову станцію і прямих дзвінків між двома терміналами через базову станцію. За іншим сценарієм телефон може приєднуватися безпосередньо до інших телефонів, працюючи як &quot;walkie-talkie&quot; або як деяке розширення телефону - для такого способу ніякої додаткової оплати не потрібно. Нарешті, модель Three-in-One Phone може працювати як стільниковий телефон, приєднуючись до стільникової інфраструктурі. Бездротовий сценарій і сценарій двостороннього зв'язку використовують одну і ту ж мережу протоколів.<br /> <br /> :''Ultimate Headset''<br /> <br /> Користувацька модель Ultimate Headset визначається як бездротова трубка, обладнана Bluetooth. Ця модель може працювати в умовах віддаленого вхідного і вихідного аудіо-інтерфейсу пристрою. Цим пристроєм може бути мобільний телефон або ПК для аудіо-входу або виходу. Як і у випадку користувальницької моделі Internet Bridge, дана модель вимагає набору протоколів, що складається з двох частин, одна для команд AT, щоб керувати передачею необхідних даних, наприклад мовлення, з мобільного телефону та іншого пристрою. Команди AT контролюють телефони стосовно, наприклад, до процесу відповіді і до переривання дзвінків.<br /> <br /> :''LAN Access''<br /> <br /> Користувацька модель LAN Access схожа на користувальницьку модель Internet Bridge. Різниця полягає в тому, що призначена для користувача модель LAN Access не використовує протоколи для команд AT. Дана користувача модель описує, яким чином термінали введення даних використовують місце доступу LAN в якості бездротового з'єднання з локальною мережею. При встановленні з'єднанням термінали введення даних працюють, як якщо б це вони були приєднані до LAN через з'єднання dial-up.<br /> <br /> :''File Transfer''<br /> <br /> Користувацька модель File Transfer пропонує можливість передачі даних з одного пристрою Bluetooth на інше. У даній користувальницької моделі підтримуються файли, цілі папки, директорії і різноформатні потоки даних. Дана модель також пропонує можливість перегляду вмісту папок на віддаленому пристрої. Більш того, в даній користувальницької моделі підтримуються операції обміну, наприклад, візитними картками з використанням формату vCard. Модель File Transfer базується на GOEP.<br /> <br /> :''Synchronisation''<br /> <br /> Користувацька модель Synchronisation забезпечує можливості для автоматичної синхронізації між, наприклад, настільним ПК, портативним ПК, мобільним телефоном та ноутбуком. Дана користувача модель дозволяє проводити передачу візитних карток, списку завдань, записів з щоденника і т.д., і працювати далі з цією інформацією за допомогою комп'ютера, стільникового телефону і КПК, використовуючи звичайні протоколи і формати.<br /> <br /> = Короткий огляд стека протоколу =<br /> <br /> &lt;center&gt;[[Файл:Schema2.JPG]]&lt;/center&gt;<br /> <br /> Малюнок 1. Стек протоколу технології Bluetooth<br /> <br /> На малюнку показано, що стек протоколу складається з рівня радіо в основі, яке формує фізичний інтерфейс з'єднання. Рівень протоколу зв'язку baseband і Link Manager Protocol (LMP) встановлюють і контролюють з'єднання між пристроями Bluetooth. Ці три рівні підстави здійснені в обладнанні / програмному забезпеченні. Рівень Host Controller потрібно, щоб з'єднати за допомогою інтерфейсу Bluetooth з верхнім протоколом-L2CAP (Logical Link Control і Adaptation Protocol). Провідний контролер потрібно тільки тоді, коли L2CAP постійно знаходиться в програмному забезпеченні в хості. Якщо L2CAP is також на модулі Bluetooth цей рівень не потрібно, тому що L2CAP може безпосередньо зв'язуватися з LMP і baseband. Програми постійно знаходяться вище L2CAP. Наступні підрозділи дають короткий опис кожного рівня.<br /> <br /> '''Рівень зв'язку'''<br /> <br /> Зв'язок працює у вільному ISM діапазоні смузі близько 2.4GHz і використовує поширення спектру. Цей діапазон простирається від 2400 до 2483.5 МГЦ в більшості країн, і цілий діапазон використовується для оптимізації поширення спектру. Однак для деяких країн з меншим ISM діапазоном також використовується нижня шкала. Для поширення спектру використовується техніка frequency hopping (FH). Оскільки в цьому діапазоні можуть існувати і здійснювати втручання багаторазові нескоординовані мережі, використовуються швидкі FH і короткі передачі даних, оскільки відсоток помилки може бути високим, особливо з-за сильного втручання від мікрохвильових печей, які працюють у цій частоті. CVSD-кодування адаптоване під голосові передачі, які можуть викликати високий відсоток помилок. Додатково, заголовки пакетів захищені спеціальною схемою корекції помилок для додання стійкості проти збоїв.<br /> <br /> Переходи по частоті фіксуються на 2402 k МГц, де k = 0,1 ,..., 78. омінальная частота переходу - 1600 стрибків в секунду.<br /> <br /> '''Baseband'''<br /> <br /> Baseband - рівень протоколу, контролюючий зв'язок. Baseband контролює послідовності перельоту частоти і дбає про кодування рівня для безпечних з'єднань. Можуть бути встановлені два типи з'єднань:<br /> <br /> :SCO: Синхронне орієнтоване з'єднання. Ці сполуки передбачаються для передачі синхронних даних типу голос.<br /> <br /> :ACL: Асинхронне з'єднання. Такі з'єднання можуть використовуватися для додатків передачі даних, які не вимагають синхронного зв'язку.<br /> <br /> Baseband забезпечує функціональні можливості, необхідні для пристроїв, щоб синхронізувати їх годинник і встановлювати з'єднання. Також забезпечуються процедури запиту для виявлення адреси пристроїв, що знаходяться поблизу. Виправлення помилки для пакетів забезпечується в залежності від типу пакета. Різні типи пакету визначені для деяких загальних додатків, які відрізняються за їх місткості даних і накладних витрат по виправленню помилки. П'ять різних типів каналу забезпечуються для інформації контролю, інформацією управління з'єднанням, синхронними і асинхронними даними. Визначено функції, необхідні для генерації клавіш кодування і клавіш з'єднання. Більш детальний опис деяких з операцій baseband, пов'язаних з встановленням з'єднання, є в розділі.<br /> <br /> '''Протокол Менеджера зв'язку'''<br /> <br /> Основні функції LMP можна класифікувати <br /> :1. Управління мережею [[Використовувані означення|Piconet]]<br /> :2. Конфігурація сполук<br /> :3. Функції безпеки<br /> <br /> <br /> Рiconet є групою пристроїв, пов'язаних із загальним каналом, який ідентифікований з його унікальною послідовністю &quot;перельоту&quot;.<br /> <br /> Фундаментальні &quot;будівельні блоки&quot; топографії Bluetooth - це пристрої майстер і слейв, де пристрій майстер в піконет забезпечує генерацію синхронизирующих імпульсів і послідовність стрибків для синхронізації всіх інших пристроїв у піконет. Один з пристроїв, зазвичай той, який першим здійснив підключення, називається &quot;master&quot;. До master `у може бути активно приєднано до семи пристроїв і набагато більше може бути підключено в стані&quot; parked &quot;(низького енергоспоживання). Пристрої в мережі piconet можуть з'єднуватися один з одним за допомогою SCO або ACL. Канал управляється master `ом, за допомогою Lin Manager в кожному пристрої. Будь-які два або більше пристроїв для з'єднання повинні встановити між собою мережу piconet. У той же час кожен пристрій може одночасно належати декількох мереж. (Мал.2). Майстер також нумерує канали зв'язку. Майстер визначає шаблон, на якому будуть працювати всі слейв-пристрої його мережі піконет, і синхронізує її роботу.<br /> <br /> Стандарт Bluetooth має з'єднання незалежних і навіть не синхронізованих між собою піконет (до 10) в мережу scatternet. Для цього кожна пара пікомережі повинна мати як мінімум однин загальний пристрій, який буде майстром в одній і слейвом в іншій. Таким чином, в межах окремої scatternet з інтерфейсом Bluetooth може бути одночасно пов'язано максимум 71 пристрій, проте ніхто не обмежує застосування пристроїв-гейтів, які використовують той же інтернет для більш далекого зв'язку.<br /> <br /> <br /> &lt;center&gt;[[Файл:Schema3.JPG]]&lt;/center&gt;<br /> <br /> Малюнок 2: [[Використовувані означення|Piconet]] і [[Використовувані означення|Scatternet]].&lt;br&gt;<br /> a) piconet між двома пристроями (або один майстер і один слейв)&lt;br&gt;<br /> b) piconet між кількома пристроями (мультислейв до 7 &quot;слейвів&quot; з одним майстром)&lt;br&gt;<br /> c) scatternet, комбінація мереж piconet (може з'єднувати до 10 піконет).&lt;br&gt;<br /> <br /> LMP забезпечує функціональність приєднаний / від'єднаних пристроїв &quot;slave&quot;, обмін функціями між пристроями master і slave та з'єднання ACL / SCO. LMP також обробляє пристрої в режимах низького енергоспоживання, hold, sniff і park, створених для збереження енергії, якщо пристрої не мають даних для передачі.<br /> <br /> Завдання конфігурації з'єднання включають в себе параметри установки з'єднання, якість сервісу і контроль потужності, якщо це підтримується пристроєм. LMP також забезпечує ідентифікацію пристроїв, які будуть з'єднані, і управління клавішами з'єднання.<br /> <br /> '''Логічний контроль зв'язку і Адаптаційний протокол'''<br /> <br /> Це протокол, з яким взаємодіє більшість додатків, якщо ведучий контролер не використовується. Основні функції L2CAP:<br /> <br /> '''Мультіорганізація'''<br /> Протокол повинен дозволяти декільком додаткам одночасно використовувати з'єднання між двома пристроями.<br /> <br /> '''Сегментація і Повторне об'єднання'''<br /> <br /> Протокол повинен зменшити розмір пакетів, забезпечених додатками до розміру пакетів, прийнятих рівнем baseband. Сам L2CAP приймає розміри пакету до 64Кб, але пакети baseband можуть приймати до 2745 bits. Для отриманих пакетів повинна бути виконана зворотна процедура об'єднання сегментованих пакетів в належному порядку.<br /> <br /> '''Якість обслуговування'''<br /> <br /> L2CAP дозволяє додаткам вимагати QoS на деяких параметрах, типу пікової пропускної здатності, часу очікування та зміни затримки.<br /> <br /> В основному, L2CAP забезпечує функції мережевого рівня до додатків і більш високим протоколів.<br /> <br /> '''Інтерфейс головного контролера'''<br /> <br /> Основна структура, що показує, як рівні головного контролера розташовані всередині стека протоколу, зображена на Мал.3.<br /> <br /> &lt;center&gt;[[Файл:Schema4.JPG]]&lt;/center&gt;<br /> <br /> Малюнок 3: Провідний контролер в стеку протоколу.<br /> <br /> Для більшості пристроїв модуль підтримки Bluetooth може бути додано в якості плати розширення, наприклад, для ПК або ноутбука апаратні засоби Bluetooth можуть бути додані як PCI-карта або USB-адаптер. Апаратні модулі звичайно здійснюють більш низькі радіо рівні, baseband і LMP. Тоді дані, які будуть надіслані LMP і baseband, йдуть з фізичної шині, наприклад, USB. Драйвер для цієї шини потрібно на хості, яким є PC, і на апаратній карті Bluetooth потрібно &quot;інтерфейс контролера хоста&quot;, щоб прийняти дані з фізичної шині. Таким чином, потрібні такі додаткові рівні:<br /> <br /> '''HCI драйвер'''<br /> <br /> Це драйвер для інтерфейсу головного контролера хоста, вище фізичної шини, форматує дані, які будуть прийняті контролером хоста на апаратних засобах Bluetooth.<br /> <br /> '''Інтерфейс головного контролера'''<br /> <br /> Розміщується на апаратних засобах Bluetooth і підтримує зв'язок поверх фізичної шини.<br /> <br /> '''Рівень програми'''<br /> <br /> До L2CAP можна звертатися безпосередньо додатками або через протоколи підтримки подібно RFCOMM, TCS і SDP, згаданим раніше. Додатки можуть використовувати інші протоколи типу TCP-IP або WAP. Додатки можуть самостійно запускати протоколи, наприклад, PPP (Протокол &quot;точка-точка&quot;), FTP (протокол передачі файлів) або інші певні протоколи, як буде потрібно додатком. Програма може використовувати SDP, для перевірки, які потрібні сервісні можливості пристроїв, доступних в зоні дії. Багато моделей використання були запропоновані виробниками. Деякі з них:<br /> <br /> :1. Три в одному: окрема телефонна трубка працює як селекторна зв'язок в офісі (ніякої плати за користування телефоном), Всякий раз можна використовувати будь-який з цих трьох режимів - як селекторний зв'язок, як PSTN і як мобільний телефон.&lt;br&gt;<br /> :2. &quot;Портфельна хитрість&quot;: RF-зв'язок не потребує прямої видимості між пристроями. Значить, мобільний телефон може під'єднатися до ноутбука навіть тоді, коли той перебуває в портфелі, і використовувати доступ до його можливостей, наприклад, до електронної пошти.&lt;br&gt;<br /> :3. Автоматичний Синхронізатор: забезпечення бездротового зв'язку між PDA користувача, портативної ЕОМ і мобільним дозволить додаткам автоматично оновлювати та синхронізувати органайзер та інші дані, якщо модифікації зроблені на одному пристрої.&lt;br&gt;<br /> :4. Бездротові навушники (гарнітури): Вони дозволяють доступ до мобільних пристроїв користувача і навіть до аудіо, в той час як пристрої знаходяться в кишені користувача. Таким чином, буде можлива операція hands-free.&lt;br&gt;<br /> :5. Автомобільні комплекти: пристрої hands-free дозволяють водіям користуватися телефоном без відриву від управління автомобілем.&lt;br&gt;<br /> <br /> Крім цього, було запропоновано велику різноманітність інших програм у домашньої автоматизації, обмін даними на нарадах без використання додаткового обладнання, керуючих пристроями через бездротове портативний пристрій при прогулянках, пропозиції системи захисту, мережеві доступи в громадських місцях, деякі з яких успішно демонструвалися на виставках або вже продаються.<br /> <br /> <br /> &lt;center&gt;[[Файл:Mal_1.jpg]]&lt;/center&gt;<br /> <br /> Малюнок 4. Огляд протоколів технології Bluetooth<br /> <br /> На малюнку представлений огляд протоколів, що використовуються і підтримуваних Bluetooth, і показано, яким чином вони взаємодіють між собою. Як завжди на такого роду схемах, протоколи зображені відповідно до їх приблизної ієрархії, причому &quot;вищі&quot; протоколи розташовані вгорі. У контексті обміну даними з цієї ієрархічності можна зробити 2 висновки: <br /> <br /> 1.Більш високі протоколи залежить від більш низьких в плані свого існування. Але більш низькі протоколи можуть працювати і без більш високих, або підтримувати інші протоколи на більш високих рівнях. <br /> <br /> 2.Більш високі протоколи зазвичай &quot;ближче&quot; користувачеві, оскільки вони забезпечують людино-орієнтовані сервіси. <br /> <br /> Ці протоколи можуть бути розділені на 4 категорії: <br /> <br /> 1. основні протоколи&lt;br&gt;<br /> 2. протокол заміни кабелю&lt;br&gt;<br /> 3. керуючий протокол телефонії&lt;br&gt;<br /> 4. отримані протоколи.&lt;br&gt;<br /> <br /> Техніка для комунікацій дальньої дії на основі Bluetooth Хоча технологія Bluetooth мається на увазі для комунікацій на близькі відстані, дистанцію взаємодії пристроїв, як уже згадувалося, можна розширити до 100 метрів. Беручи до уваги рівні стійкості до фонового шуму (при чутливості приймача -70 dBm), необхідна вихідна потужність від всеспрямованого передавача 100 mW. Ця передавальна потужність класифікується як &quot;Class 1&quot;, і специфікується в розділі &quot;Радіоспеціфікаціі&quot; у збірнику специфікацій Bluetooth, ver. 1.0, ref. 2. Ця специфікація означає, що передавач має ефективний регулятор для зменшення перешкод. <br /> <br /> &lt;center&gt;[[Файл:Mal_2.jpg]]&lt;/center&gt;<br /> <br /> Малюнок 5. Прийомопередавач Bluetooth<br /> <br /> Як можна бачити на малюнку, в RF-частини прийомопередавача Bluetooth є: <br /> <br /> 1.полоса пропускання, яка видаляє всі частоти поза діапазону в 1 Мгц, який використовується в цей момент як для передачі, так і для прийому&lt;br&gt;<br /> 2. Перемикач передачі-прийому, який з'єднує підсилювач потужності з антеною під час передачі, а також LNA з антеною під час прийому&lt;br&gt;<br /> 3.LNA, або Low-Noise Amplification - малошумне посилення.&lt;br&gt;<br /> <br /> Специфікація накладає деякі обмеження на роботу RF-частини. Джерело живлення повинно давати від 2.7 до 5 вольт, і повинно працювати при температурах від -20 до +60 C, а його ефективність повинна становити принаймні 30% при 140 мА. Вихідна потужність повинна також відключатися під час прийому. Один з продуктів, що відповідає цим вимогам, називається &quot;MAX2240&quot;. Два цифрових керуючих біта використовуються для установки VGA (Variable Gain Amplification) на 4 окремих рівня, результатом чого є 4 окремих рівня вихідної потужності.<br /> <br /> = Установка з'єднання в Bluetooth =<br /> <br /> Цей розділ описує основні процедури, які повинні бути виконані пристроями Bluetooth, щоб встановити між ними з'єднання. Розгляньте наступний сценарій: чоловік гуляє з готелю і хоче скористатися своєю електронною поштою за допомогою пристрою Bluetooth, яким може бути ноутбук або PDA. Що він мав би зробити? Він натиснув би на меню або піктограму поштової програми. Пристрій автоматично виконав б наступні кроки (крім кроку реєстрації, актуального в разі, якщо пристрій вперше використовується в цьому середовищі):<br /> <br /> :1. ''Запит:'' пристрій при вступі в нове середовище автоматично ініціалізувати б запит, щоб з'ясувати, які пристрої є доступними в межах його радіуса дії. Це приведе до наступного:&lt;br&gt;<br /> ::а) Всі доступні прилеглі пристрої дадуть відповідь.<br /> ::б) Пристрій вибирає одне з відповіли пристроїв.<br /> <br /> :2. ''Пейджинг'': пристрій викличе baseband-процедуру, звану пейджинг. У результаті відбувається синхронізація пристрою з пунктом доступу, серед інших необхідних ініціалізації.&lt;br&gt;<br /> :3. ''Встановлення з'єднання'': LMP встановить з'єднання з точкою доступу. Оскільки додаток в цьому випадку поштове (email), буде використовуватися ACL з'єднання.<br /> <br /> Далі будуть виконуватися нижченаведені дії по встановленню.<br /> <br /> :4. ''Сервіс'': LMP буде використовувати протокол SDP для встановлення, який сервіс є доступним, зокрема, поштовий сервіс, або потрібно звернеться до іншого хосту. Припустимо, що сервіс є доступним, інакше програма не може далі діяти. Інформація щодо інших сервісних послуг може бути також представлена користувачеві.&lt;br&gt;<br /> :5. ''Канал L2CAP'': На основі інформації, отриманої від SDP, пристрій створить канал L2CAP до пункту доступу. Він може використовуватися безпосередньо додатком або іншим протоколом, наприклад, RFCOMM.&lt;br&gt;<br /> :6. ''Канал RFCOMM'': В залежності від потреби поштового програми RFCOMM або інший канал (у випадку інших додатків) буде створено згідно з L2CAP каналу. Ця можливість дозволяє використовувати додатки, розроблені для послідовних портів, щоб працювати без модифікації по Bluetooth-платформ.&lt;br&gt;<br /> :7. ''Безпека'': Якщо пункт доступу обмежує доступ понад певної кількості користувачів або пропонує безпечне з'єднання режиму людям, які зареєструвалися раніше, тоді пункт доступу пошле запит безпеки при встановленні з'єднання. Користувач повинен знати правильний PIN-код для доступу до сервісу. Зверніть увагу, що PIN-код не передається по бездротовому каналу, використовується інший код, що згенерував з нього, тому PIN-код досить складно підібрати. При використанні безпечного режиму буде вироблено кодування передачі.&lt;br&gt;<br /> :8. ''PPP'': Оскільки PPP-з'єднання використовується з послідовного модему як при dial-up, те ж саме додаток зможе тепер запустити PPP через RFCOMM (через емульованого послідовний порт). Ця з'єднання дозволить користувачеві отримати доступ до його поштової скриньки тощо.&lt;br&gt;<br /> :9. ''Мережеві протоколи'': Мережеві протоколи типу TCP / IP, IPX, Appletalk можуть одержувати і передавати дані по каналу без труднощів.<br /> <br /> В описаних вище процедурах для користувача взаємодія потрібна тільки при використанні логіна для входу в систему для електронної пошти і для додаткового захисту, яка буде здійснена. Решта кроки автоматичні. Вищезазначені процедури описані докладно, щоб продемонструвати процес встановлення підключення. Пояснення вищезазначених процедур потребує короткого опису пристрою годин на Bluetooth.<br /> <br /> '''Годинник''': Кожен Bluetooth модуль має вбудовану систему часу, яка визначає час і частотні передачі. Годинники Bluetooth є вільно йдуть часасмі, які ніколи не коригуються і ніколи не вимикаються. Для синхронізації з іншими модулями використовуються тільки зміщення (величина, на яку відрізняється час в інших модулях в порівнянні з &quot;рідними&quot; годинником), накладене на &quot;рідні&quot; годинник, - тимчасові годинник Bluetooth, які взаємно синхронізовані. Годинники Bluetooth не мають ніякого відношення до часу доби. Годинники Bluetooth дуже важливі для трансівера Bluetooth через синхронізації безлічі важливих подій, без яких неможлива зв'язок. Одиниця часу - принаймні половина TX або RX довжини слота, або 312.5 мікросекунд. Годинники мають денний цикл. Якщо годинник обладнані лічильником, 28-бітний лічильник вимагає обороти близько 228 1. LSB відраховує кванти по 312.5 мікросекунд, задаючи тактову частоту 3.2 КГц.<br /> <br /> Синхронізація і частота на каналі piconet визначені Bluetooth-годинами &quot;майстра&quot;. Коли мережа piconet сформувалася, відлік годин &quot;майстри&quot; передається на підпорядковані пристрої. Вони зберігають необхідне значення зміщення, яке потрібно використовувати при з'єднанні з даними &quot;майстром&quot; і використовуються для синхронізації каналу. Оскільки власні тимчасові координати (години) не змінюються, то можливо використовувати різні зміщення для реєстрації в різних мережах piconet.<br /> <br /> Мінімальна необхідна точність годин -/-20 ppm в активному режимі, і/-250ppm в режимі малої активності, наприклад, Hold, Sniff, Standby і Park.<br /> <br /> :'''Запит та пейджинг'''<br /> <br /> Це початкові кроки в процесі встановлення з'єднання.<br /> <br /> Пристрій знаходиться в режимі Standby за замовчуванням. У цьому стані йдуть тільки рідні годинник і споживана потужність дуже низька. Можна вийти з цього режиму і увійти в режими [[Запит (Inquiry)]], [[Перегляд / сканування запиту (Inquiry Scan)]], [[Відповідь на запит (Inquiry Response)]], [[Пейджинг (Page)]] або [[Перегляд / сканування пейджинга (Page Scan)]], [[Відповідь пейджинга]].<br /> <br /> <br /> :'''Встановлення зв'язку'''<br /> <br /> Як тільки пристрій буде перебувати в стані зв'язку, LMP може починати встановлювати з'єднання. З'єднання L2CAP базуються на концепції каналів, які визначаються ідентифікаторами каналу, аналогічними сокетами в TCP / IP. Канал, відмінний від каналу piconet, ідентифікується адресою пристрою, з яким створено двосторонню з'єднання, і ідентифікатором каналу. Основні кроки в установці з'єднання в підсумку виглядають так:<br /> <br /> :1. Пакети POLL і відповідь використовуються для передачі інформації конфігурації без взаємодії хоста.&lt;br&gt;<br /> :2. Відправляється пакет LMP_host_connect_request.&lt;br&gt;<br /> :3. Віддалене пристрій відповідає LMP_NOT_ACCEPTED, якщо додаток, запитувана першим пристроєм, не хоче або не може відповісти. Інакше надсилається відповідь LMP_ACCEPTED.&lt;br&gt;<br /> :4. Відповідає пристрій може запитати про відключення ролі, якщо це буде потрібно з деяких причин. Перший пристрій відповідає відповідним пакетом для прийняття або не прийняття запиту.<br /> <br /> З'єднання встановлено на рівні Link Manager.<br /> <br /> Додаток може не бути поінформоване про те, які послуги є доступними, і буде використовувати SDP, щоб це виявити.<br /> <br /> :'''SDP'''<br /> <br /> Зміни середовища Bluetooth відбуваються часто, отже, доступні послуги повинні бути виявлені в полі зору. SDP забезпечує кошти програми для виявлення, які сервіси є доступними, і їх характеристики, як описано в основних специфікаціях.<br /> Пристрій Bluetooth, послуги якого повинні бути виявлені, запускає SDP сервер. Для виявлення послуг інших пристроїв запускає SDP клієнта. Один клієнт може запущено для кожної програми, але один пристрій може запустити тільки один сервер SDP. Сервер SDP обслуговує сервісну запис кожної служби, що дозволяє пристрою виявлятися. Клієнт надсилає запит на сервер. Запит може бути пошуком специфічного класу сервісних послуг або переглядом всіх класів доступних сервісів. Сервер дає відповідний відповідь. Якщо пристрій сервера має тільки декілька сервісів, вони не можуть бути розділені на класи та сервісні опису не відправляються пристрою. В іншому варіанті опису класу відправляються і клієнт може продовжувати вивчати деталі в межах класу. SDP тільки дозволяє сервісів бути виявленими. Доступ повинен бути через інші протоколи, засновані на L2CAP. L2CAP з'єднання Інформація, отримана через LMP з'єднання і через SDP, буде використовуватися L2CAP, щоб встановити канал для програми. L2CAP встановлює лише зв'язку ACL з'єднання.<br /> З'єднання L2CAP базуються на концепції каналів, які визначаються ідентифікаторами каналу, аналогічними роз'ємів в IP TCP. Канал, відмінний від каналу piconet, ідентифікується адресою пристрою, до якого створено з'єднання, і ідентифікатором каналу. Кожен канал приймається до заповнення дуплексу, з QoS специфікацією в кожному напрямку. Канал може бути двухточечной або багатоточковий. L2CAP встановлює з'єднання, коли на нього додатком виражений запит і з'єднання на потрібний пристрій ще не було встановлено. Запити від нижніх рівнів щодо з'єднань, необхідних програмами на віддалених пристроях, також обробляються L2CAP відповідно до залученим додатком.<br /> <br /> SCO з'єднання не проходять по L2CAP, але посилають їх дані безпосередньо Baseband. L2CAP встановлює окремий сигнальний канал для запиту з'єднання, конфігурації, роз'єднання і пр. (для випробування). L2CAP-пакети не забезпечують CRC або інші перевірки помилок, покладаючись на смугу baseband для захисту даних і впорядкованої доставки.<br /> <br /> Взаємодія цього протоколу з верхніми і нижніми рівнями розглядається в подіях і діях. Події - всі повідомлення, отримані L2CAP від більш низьких або більш високих рівнів, у той час як дії - відповіді, зроблені для них. Нижнім рівнем може бути LMP або HCI, в той час як більш високим рівнем може бути будь-який додаток. Типова послідовність подій і дій для встановлення з'єднання може бути наступна:<br /> <br /> :1. Подія і Дія 0: Подія - це запит з'єднання від більш високого рівня. Дія полягає в тому, що пристрій L2CAP посилає пакет запиту віддаленого L2CAP. Цей пакет на віддалене пристрій доставляє baseband.&lt;br&gt;<br /> :2. Подія і Дія 1: Віддалений L2CAP отримує цей пакет і відповідає з пакетом у відповідь підключення. Перед виконанням L2CAP контактує з віднесеним додатком, щоб перевірити, чи буде потрібний запит фактично оброблено тим додатком.&lt;br&gt;<br /> :3. Подія і Дія 2: Прийом у відповідь пакету - подія для локального пристрою L2CAP. Взаємодія запрошувати про параметри конфігурації: максимальний модуль payload і межі часу очікування.&lt;br&gt;<br /> :4. Подія і Дія 3: Запит конфігурації - подія для віддаленого L2CAP. Його дія - відповідь конфігурації. Також, можна посилати його власної конфігурації запит про додаткові параметри.&lt;br&gt;<br /> :5. Подія і Дія 4: Вищезгаданий пакет - подія для місцевого пристрою. Воно відповідає з відповіддю конфігурації.<br /> <br /> Ініціатором в місцевому пристрої виступає L2CAP, адресатом - L2CAP в пункті доступу або іншому пристрої Bluetooth, з яким входить у контакт. Зверніть увагу, що за вказаним на стрілках, що вказують до ініціатора або адресату - події для L2CAP, в той час як стрілки, що вказують за межі - дії. Назви, що починаються з L2CAP, є з'єднаннями між двома L2CAP на різних пристроях. Вертикальні рядки LP - Менеджери Зв'язки в цих двох пристроях. Назви, що починаються з WA, представляють собою з'єднання з додатком більш високого рівня, для якого встановлюється канал.<br /> <br /> Стану OPEN відзначають інтервал з'єднання додатків. Останні кроки у вищезгаданій таблиці відносяться до роз'єднання. Тепер можуть бути передані дані програми або можуть бути виконані [[процедури захисту]].<br /> <br /> :'''Зв'язок додатків'''<br /> <br /> Прикладні дані будуть тепер передані через з'єднання, оскільки всі визначені процедури встановлення з'єднання Bluetooth були виконані. Додатка необхідно запустити протокол більш високого рівня L2CAP. Bluetooth було визначено три використовуваних протоколу. Це:<br /> :'''RFCOMM'''&lt;br&gt;<br /> Це емуляція послідовного порту через бездротове з'єднання.&lt;br&gt;<br /> :'''SDP'''&lt;br&gt;<br /> Це Service Discovery Protocol, який допомагає пристроям виявити доступні послуги поблизу.&lt;br&gt;<br /> :'''TCS'''&lt;br&gt;<br /> Це Telephony Control Protocol Specification, описує управління запитом і передачу сигналів голосових каналів через Bluetooth. Всі користувальницькі додатки і інші існуючі механізми доступу до мережі, наприклад, IP TCP, PPP, IrDA OBEX, WAP і HomeRF можуть бути здійснені за рівнем L2CAP або вищезазначеним трьом протоколами, якщо додаток вибере використання їхніх послуг.<br /> <br /> Додаток в результаті повідомить, що більше не потрібно підключення, якщо воно не було зафіксовано протягом часу запуску програми. LMP посилає пакет LMP_detach пакет на віддалене пристрій, на який не потрібно відповідь. Відбувається роз'єднання.<br /> <br /> = Профілі Bluetooth =<br /> <br /> • Advanced Audio Distribution Profile (A2DP)<br /> <br /> A2DP розроблений для передачі двоканального стерео аудіопотоку, наприклад музики, до безпровідної гарнітури або будь-якого іншого пристрою. Профіль повністю підтримує низькокомпресуючий кодек Sub_Band_Codec (SBC) і опційно підтримує MPEG-1,2 аудіо, MPEG-2,4 ААС і ATRAC, здатний підтримувати кодеки визначені виробником.<br /> <br /> • Audio / Video Remote Control Profile (AVRCP)<br /> <br /> Цей профіль розроблений для управління стандартними функціями телевізорів, Hi-Fi устаткування і інше. Тобто дозволяє створювати пристрою з функціями дистанційного керування. Може використовуватися в сумісності з профілями A2DP або VDPT.<br /> <br /> • Basic Imaging Profile (BIP) <br /> <br /> Профіль розроблений для пересилки зображень між пристроями і включає можливість зміни розміру зображення і конвертацію в підтримуваний формат приймаючого пристрою.<br /> <br /> • Basic Printing Profile (BPP) <br /> <br /> Профіль дозволяє пересилати текст, e-mails, vCard і інші елементи на принтер. Профіль не вимагає від принтера специфічних драйверів, що вигідно відрізняє його від HCRP.<br /> <br /> • Common ISDN Access Profile (CIP) <br /> <br /> Профіль для доступу пристроїв до ISDN.<br /> <br /> • Cordless Telephony Profile (CTP) <br /> <br /> Профіль безпровідної телефонії.<br /> <br /> • Device ID Profile (DID) <br /> <br /> Профіль дозволяє ідентифікувати клас пристрою, виробника, версію продукту.<br /> <br /> • Dial-up Networking Profile (DUN) <br /> <br /> Протокол надає стандартний доступ до інтернету або іншого телефонного сервісу через Bluetooth. Базується на SPP, включає PPP і AT команди визначені в специфікації ETSI.<br /> <br /> • Fax Profile (FAX) <br /> <br /> Профіль надає інтерфейс між мобільним або стаціонарним телефоном і ПК на якому встановлено програмне забезпечення для факсів. Підтримує ITU T.31 і ITU T.32 набір AT ко-манд. Голосовий дзвінок або передача даних профілем не підтримується.<br /> <br /> • File Transfer Profile (FTP_profile) <br /> <br /> Профіль забезпечує доступ до файлової системи пристрою. Включає стандартний набір команд FTP, що дозволяє отримувати список директорій, зміни директорій, отримувати, передавати і видаляти файли. В якості транспорту використовується OBEX, базується на GOEP.<br /> <br /> • General Audio / Video Distribution Profile (GAVDP) <br /> <br /> Профіль є базою для A2DP і VDP.<br /> <br /> • Generic Access Profile (GAP) <br /> <br /> Профіль є базою для решти всіх профілів.<br /> <br /> • Generic Object Exchange Profile (GOEP) <br /> <br /> Профіль є базою для інших профілів передачі даних, базується на OBEX.<br /> <br /> • Hard Copy Cable Replacement Profile (HCRP) <br /> <br /> Профіль надає просту альтернативу кабельного з'єднання між пристроєм і принтером. Мінус профілю в тому, що для принтера необхідні специфічні драйвера, що робить профіль не універсальним.<br /> <br /> • Hands-Free Profile (HFP) <br /> <br /> Профіль використовується для з'єднання безпровідної гарнітури і телефону, передає монозвук в одному каналі.<br /> <br /> • Human Interface Device Profile (HID) <br /> <br /> Забезпечує підтримку пристроїв з HID (Human Interface Device), таких як мишки, джойстики, клавіатури та інші. Використовує повільний канал, працює на зниженій потужності.<br /> <br /> • Headset Profile (HSP) <br /> <br /> Профіль використовується для з'єднання безпровідної гарнітури і телефону. Підтримує мінімальний набір AT команд специфікації GSM для забезпечення можливості здійснювати дзвінки, відповідати на дзвінки, завершувати дзвінок, настроювати гучність.<br /> Підтримка гарнітурою профілю Headset (&quot;навушники&quot;). Профіль - набір функцій або можливостей, доступних для певного пристрою Bluetooth. Для спільної роботи Bluetooth-пристроїв необхідно, щоб всі вони підтримували загальний профіль. Через профіль Headset, за наявності Bluetooth 1.2 і вище, а також при його підтримці головним пристроєм, можна виводити на гарнітуру весь звуковий супровід роботи телефону. Наприклад, прослуховувати на гарнітурі всі сигнали підтвердження операцій, mp3-музыку з плеєра, мелодії дзвінка, звуковий ряд відеороликів. Також з підтримкою даного профілю з'являється можливість міняти гучність, здійснювати дзвінки, а також відповідати або відхиляти їх безпосередньо з гарнітури. Гарнітури, що підтримують такий профіль мають можливість передачі стереозвуку, на відміну від моделей, які підтримують тільки профіль Hands-Free.<br /> <br /> • Intercom Profile (ICP) <br /> <br /> Забезпечує голосові дзвінки між Bluetooth-сумісними пристроями.<br /> <br /> • LAN Access Profile (LAP) <br /> <br /> LAN Access profile забезпечує можливість доступу Bluetooth-пристроям до обчислювальних мереж LAN, WAN або Internet за допомогою іншого Bluetooth-пристроя, який має фізичне підключення до цих мереж. Bluetooth-пристрій використовує PPP поверх RFCOMM для установки з'єднання. LAP також допускає створення ad-hoc Bluetooth-сетей.<br /> <br /> • Object Push Profile (OPP) <br /> <br /> Базовий профіль для пересилки «об'єктів», таких як зображення, віртуальні візитні картки і ін. Передачу даних ініціює відправляючий пристрій (клієнт), а не приймальний (сервер).<br /> <br /> • Personal Area Networking Profile (PAN) <br /> <br /> Профіль дозволяє використовувати протокол Bluetooth Network Encapsulation як транспорт через Bluetooth-соединение.<br /> <br /> • Phone Book Access Profile (PBAP) <br /> <br /> Профіль дозволяє обмінюватися записами телефонних книг між пристроями.<br /> <br /> • Serial Port Profile (SPP) <br /> <br /> Профіль базується на специфікації ETSI TS07.10 і використовує протокол RFCOMM. Профіль емулює послідовний порт, надаючи можливість заміни стандартного RS-232 безпровідним з'єднанням. Є базовим для профілів DUN, FAX, HSP і AVRCP.<br /> <br /> • Service Discovery Application Profile (SDAP) <br /> <br /> Профіль використовується для надання інформації про профілі, які використовує пристрій-сервер.<br /> <br /> • SIM Access Profile (SAP, SIM) <br /> <br /> Профіль дозволяє дістати доступ до SIM-карти телефону, що дозволяє використовувати одну SIM-карту для декількох пристроях.<br /> <br /> • Synchronisation Profile (SYNCH) <br /> <br /> Профіль дозволяє синхронізувати особисті дані (PIM). Профіль запозичений із специфікації інфрачервоного зв'язку і адаптований групою Bluetooth SIG.<br /> <br /> • Video Distribution Profile (VDP) <br /> <br /> Профіль дозволяє передавати потокове відео. Підтримує H.263, стандарти MPEG-4 Visual Simple Profile, H.263 profiles 3, profile 8 підтримуються опціонально і не містяться в специфікації.<br /> <br /> • Wireless Application Protocol Bearer (WAPB) <br /> <br /> Протокол для організації P-to-P (Point-to-Point) з'єднання через Bluetooth.<br /> <br /> = Безпека Bluetooth =<br /> <br /> У червні 2006 року Авіша Вул (Avishai Wool) і Янів Шакед (Yaniv Shaked) опублікували статтю, що містить докладний опис атаки на bluetooth-пристрої. Матеріал містив опис як активної, так і пасивної атаки, що дозволяє дістати PIN код пристрою і надалі здійснити з'єднання з даним пристроєм. Пасивна атака дозволяє відповідно екіпірованому зловмисникові «підслуховувати» (sniffing) процес ініціалізації з'єднання і надалі використовувати отримані в результаті прослушки і аналізу дані для встановлення з'єднання (spoofing). Однозначно, для проведення даної атаки зловмисникові потрібно знаходиться в безпосередній близькості і безпосередньо у момент встановлення зв'язку. Це не завжди можливо. Тому з’явилася ідея активної атаки. Була виявлена можливість відправки особливого повідомлення в певний момент, що дозволяє почати процес ініціалізації з пристроєм зловмисника. Обидві процедури злому достатньо складні і включають декілька етапів, основний з яких збір пакетів даних і їх аналіз. Самі атаки засновані на вразливості в механізмі аутентифікації і створення ключа-шифру між двома пристроями. І тому перед викладом механізму атак розглянемо механізм ініціалізації bluetooth-з’єднання.<br /> <br /> == Вразливості і атаки Bluetooth ==<br /> <br /> === Базова pairing атака (атака на сполучення) ===<br /> <br /> Проаналізуємо дані, обмін якими йде впродовж процесу сполучення:<br /> <br /> [[Файл: Данні.jpg]]<br /> <br /> Представимо ситуацію: зловмисникові вдалося прослуховувати ефір і під час процедури сполучення, він перехопив і зберіг всі повідомлення. Далі знайти PIN можна використовуючи перебір.<br /> <br /> Перш за все необхідно скласти сам алгоритм перебору. Ми маємо в своєму розпорядженні перехоплені величини IN_RAND (він нешифрований) і BD_ADDR (нагадаємо, що адреси пристроїв видно в ефірі) і запускаємо алгоритм E22. Йому передаємо вищеперелічені дані і наш передбачуваний PIN. В результаті ми набудемо передбачуваного значення Kinit. Виглядає воно зразково так:<br /> <br /> Kinit = E22[IN_RAND, BD_ADDR(B), PIN'] де PIN' передбачуваний нами PIN-код<br /> <br /> Далі, повідомлення 2 і 3 піддаються XOR з тільки що отриманим Kinit. Отже, наступним кроком ми отримаємо LK_RAND(A) і LK_RAND(B) в чистому вигляді. Тепер ми можемо вирахувати передбачуване значення Kab, для чого проробляємо наступну операцію:<br /> <br /> LK_K(A)= E21[BD_ADDR(A), LK_RAND(A)] де LK_K(A|B) це проміжні величини<br /> <br /> LK_K(B)= E21[BD_ADDR(B), LK_RAND(B)]<br /> <br /> Kab = LK_K(A) XOR LK_K(B)<br /> <br /> Перевіримо PIN. Візьмемо отриманий Kab і перехоплений AU_RAND(A) і обчислимо SRES(A).<br /> <br /> Після порівнюємо отриманий результат з SRES(A)', номер, що зберігається в повідомлен-ні, 5:<br /> <br /> SRES(A)= E1[AU_RAND(A), Kab, BD_ADDR(B)]<br /> <br /> Якщо SRES(A)== SRES(A)' PIN успішно вгаданий. Інакше повторюємо послідовність дій спочатку з новою величиной PIN'.<br /> <br /> Першим, хто відмітив цю уразливість, був англієць Оллі Вайтхауз (Ollie Whitehouse) в квітні 2004 року. Він першим запропонував перехопити повідомлення під час сполучення і спробувати обчислити PIN методом перебору, використовуючи отриману інформацію. Проте, метод має один істотний недолік: атаку можливо провести тільки у випадку, якщо вдалося підслуховувати всі аутентифікаційні дані. Іншими словами, якщо зловмисник знаходився поза ефіром під час початку сполучення або ж упустив якусь величину, то він не має можливості продовжити атаку.<br /> <br /> === Re-pairing атака (атака на пересполучений) ===<br /> <br /> Вулу і Шакеду вдалося знайти вирішення труднощів, пов'язаних з атакою Вайтхауза. Був розроблений другий тип атаки. Якщо процес сполучення вже початий і дані упущені, ми не зможемо закінчити атаку. Але був знайдений вихід. Потрібно змусити пристрої спочатку ініціювати процес сполучення (звідси і назва). Дана атака дозволяє у будь-який момент почати вищеописану pairing атаку.<br /> <br /> Розглянемо наступну ситуацію. Допустимо, що пристрої вже встигли зв'язатися, зберегли ключ Kab і приступили до Mutual authentication. Від нас потрібно змусити пристрої наново почати pairing. Всього було запропоновано три методи атаки на переспряження, причому всі з них залежно від якості реалізації bluetooth-ядра конкретного пристрою. Нижче приведені методи в порядку убування ефективності:<br /> <br /> 1) За pairing слідує фаза аутентифікації. Master-пристрій посилає AU_RAND і чекає у відповідь SRES. У стандарті декларує можливість втрати ключа зв'язку. У такому разі slave посилає «LMP_not_accepted», повідомляючи master про втрату ключа. Тому основна мета зловмисника відстежити момент відправки AU_RAND master-пристрієм і у відповідь упровадити пакет LMP_not_accepted, що містить. Реакцією master буде реинициализация процесу pairing. Причому це приведе до анулювання ключа зв'язку на обох пристроях.<br /> <br /> 2) Якщо встигнути відправити IN_RAND slave-пристрію безпосередньо перед відправкою master-пристроєм величини AU_RAND, то slave буде упевнений, що на стороні master загублений ключ зв'язку. Це знову ж таки приведе до процесу реинициализации сполучення, але вже ініціатором буде slave.<br /> <br /> 3) Зловмисник чекає відправки master-пристроєм AU_RAND і відправляє у відповідь випадково SRES, що згенерував. Спроба аутентифікації провалена. Далі слідує низка повторних спроб аутентифікації(кількість залежить від особливостей реалізації пристроїв). За умови, що зловмисник продовжує вводити master-пристрій в оману, незабаром (по лічильнику невдалих спроб) пристроями буде ухвалено рішення об реинициализации сполучення.<br /> <br /> Використавши будь-який з цих методів, зловмисник може приступити до базової атаки на сполучення. Таким чином, маючи в арсеналі ці дві атаки, зловмисник може безперешкодно викрасти PIN-код. Далі маючи PIN-код він зможе встановити з'єднання з будь-яким з цих пристроїв. І варто врахувати, що в більшості пристроїв безпека на рівні служб, доступних через bluetooth, не забезпечується на належному рівні. Більшість розробників роблять ставку саме на безпеку встановлення сполучення. Тому наслідки дій зловмисника можуть бути різними: від крадіжки записника телефону до встановлення вихідного виклику з телефону жертви і використання його як прослуховуючого пристрою.<br /> <br /> Ці методи описують, як примусити пристрої «забути» link key, що само по собі веде до повторного pairing, а значить, зловмисник може підслуховувати весь процес із самого початку, перехопити всі важливі повідомлення і підібрати PIN.<br /> <br /> == Оцінка часу підбору PIN-кода ==<br /> <br /> У протоколі Bluetooth активно використовуються алгоритми E22, E21, E1, засновані на шифрі SAFER+. Те що вразливість відноситься до критичних підтвердив Брюс Шнайер (Bruce Schneier). Підбір PIN-a на практиці чудово працює. Нижче приведені результати отримані на Pentium IV на 3 Ггц:<br /> <br /> [[Файл:Розшифрування.JPG]]<br /> <br /> Конкретні реалізації вищеописаних атак можуть працювати з різною швидкістю. Способів оптимізації дуже багато: особливі налаштування компілятора, різні реалізації циклів, умов і арифметичних операцій. Авіша Вул (Avishai Wool) і Янів Шакед (Yaniv Shaked) зробили прорив, знайшовши спосіб скоротити час перебору PIN-кода в рази. Ця оптимізація виходить за рамки даної статті, але, варто відзначити, що мова йде про оптимізації базових алгоритмів стека bluetooth. В світлі сучасних технологій (зокрема nVidia CUDA) результати могли бути ще краще.<br /> <br /> Збільшення довжини PIN-кода не є панацеєю і лише трохи збільшує час перебору. Тільки сполучення пристроїв в безпечному місці може частково захистити від описаних атак. Приклад bluetooth гарнітура або автомобільний handsfree. Ініціалізація зв'язку (при включенні) з даними пристроями може відбуватися багато разів протягом дня, і не завжди у користувача є можливість знаходитися при цьому в захищеному місці. Втім, атаки подібного вигляду не будуть дуже популярні, принаймні, поки не буде реалізовано доступних апаратних засобів і універсальних програмних пакетів.<br /> <br /> Впровадження NFC є ефективним рішенням проти даного виду атак, але в цілому, ситуація не зміниться на краще до появи на ринку достатньої кількості рішень на Bluetooth 2.1 (з підтримкою NFC), а через їх зворотну сумісність з попередніми версіями протоколу, вищевикладені атаки будуть актуальні ще достатньо тривалий час.<br /> <br /> = Питання до технології Bluetooth =<br /> <br /> #В чому полягає суть методу FHSS?<br /> #У чому переваги Bluetooth 2.1 від 2.0?<br /> #Суть профілю Bluetooth Headset Profile (HSP).<br /> #Який радіус роботи пристроїв BT1 і BT2?<br /> #Які є три етапи установки зв'язку bluetooth?<br /> #Що можна сказати про безпеку bluetooth з'єднання?<br /> #Які можливості надає профіль Audio / Video Remote Control Profile (AVRCP)?<br /> #Опишіть процес забезпечення безпеки?<br /> #Яким чином здійснюється зв'язок між двома телефонами по Bluetooth<br /> #Яке призначення профілю Fax Profile (FAX)<br /> #Принципи методів атаки на переспряження<br /> #Основні недоліки Bluetooth?<br /> #Хто зробив прорив, знайшовши спосіб скоротити час перебору PIN-кода в рази?<br /> #Чим відрізняється пасивна атака на PIN-код від активної?<br /> #Для чого був розроблений профіль Basic Imaging Profile (BIP)?<br /> #Що таке інтерференція?<br /> #Як здійснюється передача?Пакетами?Якщо так то яка величина пакета?<br /> #Чи має блютус MAC-адреси?<br /> <br /> <br /> = Питання до технології Bluetooth =<br /> <br /> '''Апаратне забезпечення'''<br /> <br /> Радіус роботи пристроїв BT2 не перевищує 15 метрів, для BT1 до 100 м (клас А). Ці числа декларуються стандартом для прямої видимості, в реальності не варто очікувати роботу на відстані більше 10-20 м. Такої далекодії недостатньо для ефективного застосування атак на практиці. Тому, ще до детального опрацювання алгоритмів атаки, на Defcon-2004 публіці була представлена ​​антена-гвинтівка BlueSniper, розроблена Джоном Херінгтона (John Herington). Пристрій підключається до портативного пристрою — ноутбуку / КПК і має достатню спрямованість і потужність (ефективна робота до 1,5 км).<br /> <br /> '''Програмне забезпечення'''<br /> <br /> '''Blueman''' - комп'ютерна програма для створення з'єднань з різними Bluetooth-приладами.<br /> <br /> '''Функції:'''<br /> <br /> •Створення мережевих з'єднань :<br /> •Персональна мережа (PAN), у тому числі спільно з програмою NetworkManager. Надається базовий DHCP-клієнт для PAN.<br /> •Підключення до інтернету через мобільні пристрої з використанням DUN-профілю. Мобільні мережі що підтримуються: GPRS, EDGE, 3G.<br /> •Спільна робота з програмами NetworkManager і ModemManager за допомогою додаткових модулів(плагінів) Blueman.<br /> •Обмін файлами між комп'ютером і Bluetooth-пристроєм по протоколу OBEX.<br /> •Підключення:<br /> •Пристрої введення.<br /> •Аудіо-пристрої (наприклад - навушникі). Підтримка роботи із звуковим сервером PulseAudio.<br /> <br /> <br /> <br /> = Ресурси Internet =<br /> <br /> * http://www.bluetooth.org — офіційний сайт групи розробників технології (містить специфікації)<br /> * http://www.bluetooth.com — офіційний сайт для користувачів технології<br /> * http://www.bluesoleil.com<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> [[category:Комп'ютерні мережі]]</div>

ENergyKos https://wiki.cusu.edu.ua/index.php/%D0%A2%D0%B5%D1%85%D0%BD%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%B3%D1%96%D1%8F_Bluetooth 2013-01-14T08:25:29Z

<p>ENergyKos: /* Bluetooth 2.0 */</p> <hr /> <div>= Вступ до теми Bluetooth =<br /> [[Файл:Bluetooth.png|thumb|Логотип Bluetooth]]<br /> Специфікація Bluetooth була розроблена групою Bluetooth Special Interest Group (Bluetooth SIG), яка була заснована 20 травня 1998 році. У неї увійшли компанії Ericsson, IBM, Intel, Toshiba і Nokia. Потім багато компаній, включаючи Microsoft, Lenovo і Motorola, вступили в неї як асоційовані члени. Будь-яка компанія, яка планує розробляти пристрої Bluetooth, може безкоштовно увійти в цю групу. У SIG вже складається близько 2000 компаній. Згодом Bluetooth SIG і IEEE досягли угоди, на основі якої специфікація Bluetooth стало частиною стандарту IEEE 802.15.1. Роботи із створення Bluetooth компанія Ericsson Mobile Communication почала в 1994 році. Спочатку ця технологія була пристосована під потреби системи FLYWAY у функціональному інтерфейсі між мандрівниками та системою.<br /> <br /> '''Назва Bluetooth''' (&quot;синій зуб&quot;) походить від прізвища середньовічного короля Данії Гаральда I Синєзубого (норв. Harald Blåtann). Гаральд вмів посадити за стіл переговорів ворогуючі партії, домовляючись з кожною партією окремо, тому назва Bluetooth стала відповідним ім'ям для технології, що дозволяє різним пристроям спілкуватися один з одним. Використовуючи перші літери імені короля (руни B та H) у комбінації, створено й логотип технології.<br /> <br /> На відміну від технології інфрачервоного зв'язку IrDA (Infrared Direct Access), що працює за принципом &quot;точка-точка&quot; в зоні прямої видимості, технологія Bluetooth розроблялася для роботи як за принципом &quot;точка-точка&quot;, так і в якості багатоточкового радіоканалу, керованого багаторівневим протоколом , схожим на протокол мобільного зв'язку GSM. Bluetooth стала конкурентом таких технологій, як IEEE 802.11, HomeRF і IrDA, хоча остання і не призначена для побудови локальних мереж, але є найпоширенішою технологією бездротового з'єднання комп'ютерів і периферійних пристроїв. <br /> <br /> ''Основне призначення Bluetooth'' - забезпечення економного (з точки зору споживаного струму) і дешевого радіозв'язку між різноманітними типами електронних пристроїв. Причому, велике значення приділяється компактності електронних компонентів, що дає можливість застосовувати Bluetooth у малогабаритних пристроях розміром з наручний годинник. Bluetooth забезпечує обмін інформацією між такими пристроями як кишенькові і звичайні персональні комп'ютери, мобільні телефони, ноутбуки, принтери, цифрові фотоапарати, мишки, клавіатури, джойстики, навушники, гарнітури на надійній та недорогій радіочастоті для ближнього зв'язку. Bluetooth дозволяє цим пристроям обмінюватись інформацією, коли вони знаходяться в радіусі від 10 до 100 метрів один від одного, навіть в різних приміщеннях. Дальність дуже сильно залежить від механічних та радіо перешкод.<br /> <br /> Технологія Bluetooth спеціально розроблена для забезпечення дешевою, стійкої, ефективної, високоємного зв'язку, для роботи з голосом і передачі даних, з наступними '''характеристиками:'''&lt;br/&gt;<br /> <br /> :1.Швидкість передачі / прийому 1 Мбіт / с, при використанні каналу з максимально можливою шириною смуги.&lt;br/&gt;<br /> :2.Швидкі перемикання частоти, щоб уникнути інтерференції.&lt;br/&gt;<br /> :3.Адаптивна вихідна потужність для мінімізації перешкод.&lt;br/&gt;<br /> :4.Короткі пакети даних для мінімізації потужності під час перешкод.&lt;br/&gt;<br /> :5.Швидке впізнання (підтвердження).&lt;br/&gt;<br /> :6.CVSD (Continuous Variable Slope Delta Modulation) голосове кодування, яке дає можливість роботи з високими частотами помилок по :бітам.&lt;br/&gt;<br /> :7.Гнучкі типи пакетів, які підтримують широкий спектр додатків.&lt;br/&gt;<br /> :8.Ненапружений &quot;бюджет зв'язку&quot;, що підтримує недорогу інтеграцію окремих елементарних сигналів.&lt;br/&gt;<br /> :9.Інтерфейс передачі / прийому, спеціально пристосований для мінімізації енергоспоживання.&lt;br/&gt;&lt;br/&gt;<br /> <br /> Ці властивості дають технології Bluetooth можливість забезпечувати надзвичайно гнучкий зв'язок з високими швидкостями передачі даних навіть за наявності серйозних перешкод. При завідомо хорошому прийомі в сприятливих умовах передачі сигналу, в міру посилення перешкод, падіння якості переданого сигналу буде залишатися мінімальним і поступовим, що дає можливість збереження стабільного зв'язку.<br /> <br /> Bluetooth має RF (Radio Frequency) специфікації для передачі голосу і даних на короткі відстані, &quot;точка-мультиточка&quot;.&lt;br/&gt;&lt;br/&gt;<br /> <br /> Радіус роботи пристроїв BT2 не перевищує 15 метрів, для BT1 до 100 м (клас А). Ці числа декларуються стандартом для прямої видимості, в реальності не варто чекати роботу на відстані більше 10-20 метрів. Такого дальнодії недостатньо для ефективного застосування атак на практиці. Тому, ще до детального опрацьовування алгоритмів атаки, на Defcon-2004 публіці була представлена антена-гвинтівка BlueSniper, розроблена Джонном Херінгтоном (John Herington). Пристрій підключається до портативного пристрою ноутбуку/КПК і має достатню спрямованість і потужність (ефективна робота до 1,5 км.)<br /> <br /> = Принцип дії Bluetooth =<br /> <br /> Радіозв'язок Bluetooth здійснюється в '''ISM''' діапазоні (англ. Industry, Science and Medicine - смуга промислового, наукового та медичного застосування), який використовується в різних побутових приладах і безпровідних мережах (вільний від ліцензування діапазон 2,4-2,4835 Ггц). Спектр сигналу формується по методу FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum псевдовипадкова перебудова робочої частоти). Метод FHSS простий в реалізації, забезпечує стійкість до широкосмугових перешкод, а устаткування коштує недорого.<br /> <br /> Згідно '''алгоритму FHSS''', в Bluetooth частота сигналу, що несе, стрибкоподібно міняється 1600 разів в секунду (всього виділяється 79 робочих частот шириною в 1 Мгц, а в Японії, Франції і Іспанії смуга вже 23 частотних каналу). Послідовність перемикання між частотами для кожного з'єднання є псевдовипадковою і відома тільки передавачу і приймачу, які кожні 625 мкс (один часовий слот) синхронно перебудовуються з однієї частоти, що несе, на іншу. Таким чином, якщо поряд працюють декілька пар приймач-передавач, то вони не заважають один одному. Цей алгоритм є також складовою частиною системи захисту конфіденційності передаваної інформації: перехід відбувається по псевдовипадковому алгоритму і визначається окремо для кожного з'єднання. При передачі цифрових даних і аудіосигналу (64 Кбіт/с в обох напрямах) використовуються різні схеми кодування: аудио-сигнал не повторюється (як правило), а цифрові дані у разі втрати пакету інформації будуть передані повторно. Без перешкодостійкого кодування це забезпечує передачу даних зі швидкостями 723,2 Кбіт/с із зворотним каналом 57,6 Кбіт/с, або 433,9 Кбіт/c в обох напрямах.<br /> <br /> Для '''повнодуплексної''' передачі використовується '''дуплексний''' режим з тимчасовим розділенням (TDD). Підтримується ''ізохронна'' і ''асинхронна'' передача даних і забезпечується проста інтеграція з TCP / IP. Енергоспоживання пристроїв Bluetooth має бути в межах 0.1 Вт. Кожен пристрій має унікальну 48-бітову мережеву адресу, сумісний з форматом стандарту локальних мереж IEEE 802.<br /> <br /> = Специфікації Bluetooth =<br /> <br /> == Bluetooth 1.0 ==<br /> <br /> Пристрої версій 1.0 (1998) і 1.0B мали погану сумісність між продуктами різних виробників. У 1.0 і 1.0B була обов'язковою передача адреси пристрою (BD_ADDR) на етапі встановлення зв'язку, що робило неможливою реалізацію анонімності з'єднання на протокольному рівні і було основним недоліком даної специфікації.<br /> <br /> == Bluetooth 1.1 ==<br /> <br /> У Bluetooth 1.1 було виправлено безліч помилок, знайдених в 1.0B, ''додана підтримка для нешифрованих каналів, індикація рівня потужності сигналу'', що приймається (RSSI).<br /> <br /> == Bluetooth 1.2 ==<br /> <br /> У версії 1.2 була додана технологія адаптивної перебудови робочої частоти (AFH), що поліпшило опірність до електромагнітної інтерференції (перешкод) шляхом використання рознесених частот в послідовності перебудови. Також збільшилася швидкість передачі і додалася технологія eSCO, яка покращувала якість передачі голосу шляхом повторення пошкоджених пакетів. У HCI додалася підтримка трьох-провідного інтерфейсу UART.<br /> <br /> Головні поліпшення включають наступне:<br /> <br /> •Швидке підключення і виявлення.<br /> •Адаптивна перебудова частоти з розширеним спектром (AFH), яка підвищує стійкість до радіоперешкод.<br /> •Вищі, ніж у 1.1, швидкості передачі даних, практично до 721 кбіт / с.<br /> •Розширені Синхронні Підключення (eSCO), які покращують якість передачі голосу в аудіопотоку, дозволяючи повторну передачу пошкоджених пакетів, і при необхідності можуть збільшити затримку аудіо, щоб надати кращу підтримку для паралельної передачі даних.<br /> •В Host Controller Interface (HCI) додана підтримка трипровідною інтерфейсу UART.<br /> •Затверджено як стандарт IEEE Standard 802.15.1-2005.<br /> Введені режими управління потоком даних (Flow Control) і повторної передачі (Retransmission Modes) для L2CAP.<br /> <br /> == Bluetooth 2.0 + EDR ==<br /> <br /> Bluetooth версії 2.0 був випущений 10 листопада 2004 Має зворотну сумісність з попередніми версіями 1.x. Основним нововведенням стала підтримка Enhanced Data Rate (EDR) для прискорення передачі даних. Номінальна швидкість EDR близько 3 Мбіт / с, проте на практиці це дозволило підвищити швидкість передачі даних тільки до 2,1 Мбіт / с. Додаткова продуктивність досягається за допомогою різних радіо технологій для передачі даних.<br /> <br /> Стандартна (базова) швидкість передачі даних використовує GFSK-модуляцію радіосигналу при швидкості передачі в 1 Мбіт / с. EDR використовує поєднання модуляцій GFSK і PSK з двома варіантами, π/4-DQPSK і 8DPSK. Вони мають великі швидкості передачі даних по повітрю — 2 і 3 Мбіт / с відповідно.<br /> <br /> Bluetooth SIG видала специфікацію як «Технологія Bluetooth 2.0 + EDR», яка передбачає, що EDR є додатковою функцією. Крім EDR є й інші незначні удосконалення до 2.0 специфікації, і продукти можуть відповідати «Технології Bluetooth 2.0», не підтримуючи вищу швидкість передачі даних. Принаймні одне комерційне пристрій, HTC TyTN Pocket PC, використовує «Bluetooth 2.0 без EDR» у своїх технічних специфікаціях.<br /> <br /> Згідно з 2.0 + EDR специфікацією, EDR забезпечує наступні переваги:<br /> <br /> •Збільшення швидкості передачі в 3 рази (2,1 Мбіт / с) в деяких випадках.<br /> •Зменшення складності декількох одночасних підключень через додаткової смуги пропускання.<br /> •Нижче споживання енергії завдяки зменшенню навантаження.<br /> <br /> == Bluetooth 2.1 ==<br /> <br /> У Bluetooth версії 2.1 (2007) додана ''технологія розширеного запиту характеристик пристрою'' (для додаткової фільтрації списку при спряжуванні), ''енергозберігаюча технологія'' (Sniff Subrating), яка дозволяє збільшити тривалість роботи пристрою від одного заряду акумулятора в 3-10 разів. Крім того оновлена специфікація істотно спрощує і прискорює встановлення зв'язку між двома пристроями, дозволяє проводити оновлення ключа шифрування без розриву з'єднання, а також робить вказані з'єднання захищенішими, завдяки використанню технології Near Field Communication.<br /> <br /> == Bluetooth 3.0 ==<br /> <br /> Робоча група з розробки стандарту бездротової передачі даних Bluetooth, 21 квітня 2009 випускає специфікацію Bluetooth 3.0. Модулі з підтримкою нової специфікації поєднуватимуть в собі дві радіосистеми. Перша, з низьким енергоспоживанням, забезпечує передачу даних на звичайній для другої версії Bluetooth швидкості в три мегабіти в секунду. Інша, високошвидкісна і сумісна із ''стандартом 802.11'', забезпечує швидкості, порівнянні із швидкістю мереж '''Wi-Fi'''. Варто відзначити, що Bluetooth 3.0 використовує стандарт 802.11 без суфікса, тобто формально не сумісний з такими специфікаціями Wi-Fi, як 802.11b/g або 802.11n. 802.11 — загальніший стандарт. Використання тієї або іншої радіосистеми залежить від розміру передаваного файлу. Невеликі файли передаватимуться по повільному каналу, а великі — по високошвидкісному. Після закінчення передачі модуль повернеться в режим зниженого енергоспоживання. Крім того, в Bluetooth 3.0 з'явиться можливість під назвою ''&quot;розширений контроль живлення&quot;'' (Enhanced Power Control). Вона дозволяє уникнути розриву з'єднання, якщо пристрій поклали в сумку або в кишеню.<br /> <br /> == Bluetooth 4.0 ==<br /> <br /> В грудні 2009 консорціум Bluetooth SIG анонсував ''стандарт Bluetooth 4.0 для електронних датчиків''. Новий стандарт ''призначений для передачі коротких пакетів'' даних обсягом по 8-27 байт зі швидкістю 1 Мбіт/с. Для порівняння, Bluetooth 3.0, розробка якого була завершена в квітні 2008, дозволяє передавати дані зі швидкістю до 24 Мбіт/с, але і призначений він для іншої сфери застосування. <br /> <br /> '''Bluetooth 4.0 планується використовувати''' в мініатюрних сенсорах, що розміщуються на тілі пацієнтів, в спортивного взуття, тренажерах тощо. Сенсори на базі нового стандарту зможуть передавати різну інформацію з навколишнього світу — температуру, тиск, вологість, швидкість пересування і так далі - на різні пристрої контролю, включаючи мобільні телефони. За словами представників консорціуму, окремий стандарт був розроблений у зв'язку з тим, що Bluetooth 3.0 і більш ранні версії не в змозі забезпечити необхідний низький рівень енергоспоживання. <br /> <br /> Перший чіп з одночасною підтримкою Bluetooth 4.0 і 3.0 випустив ST-Ericsson.<br /> <br /> = Означення по темі технологія Bluetooth =<br /> <br /> • '''Піконет''' - &quot;пікомережа&quot;:<br /> набір пристроїв, з'єднаних через технологію Bluetooth спеціальним способом. Піконет починається з двох з'єднаних пристроїв, таких як портативний ПК і стільниковий телефон, і може розростатися до восьми з'єднаних пристроїв ось чому потрібний адресний простір обмежений 3 бітами). Всі пристрої Bluetooth є одноранговими пристроями і мають ідентичну реалізацію. Однак при установці піконет один пристрій буде діяти як майстер для цілей синхронізації, а інший (і) - як слейв (и) для підтримки піконет-з'єднання.<br /> <br /> • '''Scatternet''' - &quot;мережа розкиду&quot;: Дві або більше незалежних і несинхронізованих мережі піконет, взаємодіючих між собою. Як показано на, пристрій-слейв, так само, як і пристрій-майстер в одній мережі піконет можуть встановлювати таке з'єднання, стаючи слейвом в іншій мережі піконет.<br /> <br /> • '''Пристрій майстер:''' пристрій у піконет, в якому генерація синхронизирующих імпульсів і послідовність стрибків використовуються для синхронізації всіх інших пристроїв у піконет.<br /> <br /> • '''Пристрій слейв:''' всі пристрої в піконет, які не є майстром (до 7 активних пристроїв на кожен пристрій майстер).<br /> <br /> • '''MAC-адреса:''' 3-бітний Media Access Control адреса, що використовується для розрізнення пристроїв, включених у піконет.<br /> <br /> • '''Парковані пристрої:''' пристрою в піконет, які синхронізовані, але не мають MAC-адрес.<br /> <br /> • '''Sniff Mode''' і '''Hold Mode:''' пристрої, синхронізовані в піконет і мають тимчасово введені режими збереження енергії, в яких активність пристроїв знижена.<br /> <br /> • '''Ad-hoc network''' (спеціальна мережа) - просто мережа, в якій взаємодії встановлюються між комплексними станціями в даній області покриття без використання точки доступу або сервера.<br /> <br /> • '''Link Manager Protocol''' - повідомлення LMP використовуються для налаштування зв'язку, безпеки та управління.&lt;br/&gt;&lt;br/&gt;<br /> <br /> ::'''Користувацькі моделі'''<br /> <br /> Користувацькі моделі описують, яким чином можна використовувати пристрої Bluetooth. У кожній моделі існує один або більше відповідних профілів, які визначають рівні протоколів і функції, які повинні бути використані. ''Наведений нижче опис - не детальний, і ці відомості не можна вважати повними.'' <br /> <br /> :''Internet Bridge''<br /> <br /> Користувацька модель Internet Bridge описує, яким чином мобільний телефон або бездротовий модем забезпечує dial-up з'єднання персонального комп'ютера без необхідності фізичного з'єднання з ПК. Цей сценарій з'єднання вимагає використання мережі протоколів, що складається з двох частин - одна для команд AT, для управління процесом передачі необхідних даних з мобільного телефону та інших пристроїв.<br /> <br /> :''Three-in-One Phone''<br /> <br /> Користувацька модель Three-in-One Phone описує, яким чином телефонний апарат може приєднуватися до трьох різних провайдерів мобільних послуг. Телефон може працювати як при бездротовому телефонному з'єднанні з громадською комутованій телефонною мережею в домашніх умовах, що оплачується за фіксованою таксою оператора телефонного зв'язку. Цей сценарій включає здійснення дзвінків через голосову базову станцію і прямих дзвінків між двома терміналами через базову станцію. За іншим сценарієм телефон може приєднуватися безпосередньо до інших телефонів, працюючи як &quot;walkie-talkie&quot; або як деяке розширення телефону - для такого способу ніякої додаткової оплати не потрібно. Нарешті, модель Three-in-One Phone може працювати як стільниковий телефон, приєднуючись до стільникової інфраструктурі. Бездротовий сценарій і сценарій двостороннього зв'язку використовують одну і ту ж мережу протоколів.<br /> <br /> :''Ultimate Headset''<br /> <br /> Користувацька модель Ultimate Headset визначається як бездротова трубка, обладнана Bluetooth. Ця модель може працювати в умовах віддаленого вхідного і вихідного аудіо-інтерфейсу пристрою. Цим пристроєм може бути мобільний телефон або ПК для аудіо-входу або виходу. Як і у випадку користувальницької моделі Internet Bridge, дана модель вимагає набору протоколів, що складається з двох частин, одна для команд AT, щоб керувати передачею необхідних даних, наприклад мовлення, з мобільного телефону та іншого пристрою. Команди AT контролюють телефони стосовно, наприклад, до процесу відповіді і до переривання дзвінків.<br /> <br /> :''LAN Access''<br /> <br /> Користувацька модель LAN Access схожа на користувальницьку модель Internet Bridge. Різниця полягає в тому, що призначена для користувача модель LAN Access не використовує протоколи для команд AT. Дана користувача модель описує, яким чином термінали введення даних використовують місце доступу LAN в якості бездротового з'єднання з локальною мережею. При встановленні з'єднанням термінали введення даних працюють, як якщо б це вони були приєднані до LAN через з'єднання dial-up.<br /> <br /> :''File Transfer''<br /> <br /> Користувацька модель File Transfer пропонує можливість передачі даних з одного пристрою Bluetooth на інше. У даній користувальницької моделі підтримуються файли, цілі папки, директорії і різноформатні потоки даних. Дана модель також пропонує можливість перегляду вмісту папок на віддаленому пристрої. Більш того, в даній користувальницької моделі підтримуються операції обміну, наприклад, візитними картками з використанням формату vCard. Модель File Transfer базується на GOEP.<br /> <br /> :''Synchronisation''<br /> <br /> Користувацька модель Synchronisation забезпечує можливості для автоматичної синхронізації між, наприклад, настільним ПК, портативним ПК, мобільним телефоном та ноутбуком. Дана користувача модель дозволяє проводити передачу візитних карток, списку завдань, записів з щоденника і т.д., і працювати далі з цією інформацією за допомогою комп'ютера, стільникового телефону і КПК, використовуючи звичайні протоколи і формати.<br /> <br /> = Короткий огляд стека протоколу =<br /> <br /> &lt;center&gt;[[Файл:Schema2.JPG]]&lt;/center&gt;<br /> <br /> Малюнок 1. Стек протоколу технології Bluetooth<br /> <br /> На малюнку показано, що стек протоколу складається з рівня радіо в основі, яке формує фізичний інтерфейс з'єднання. Рівень протоколу зв'язку baseband і Link Manager Protocol (LMP) встановлюють і контролюють з'єднання між пристроями Bluetooth. Ці три рівні підстави здійснені в обладнанні / програмному забезпеченні. Рівень Host Controller потрібно, щоб з'єднати за допомогою інтерфейсу Bluetooth з верхнім протоколом-L2CAP (Logical Link Control і Adaptation Protocol). Провідний контролер потрібно тільки тоді, коли L2CAP постійно знаходиться в програмному забезпеченні в хості. Якщо L2CAP is також на модулі Bluetooth цей рівень не потрібно, тому що L2CAP може безпосередньо зв'язуватися з LMP і baseband. Програми постійно знаходяться вище L2CAP. Наступні підрозділи дають короткий опис кожного рівня.<br /> <br /> '''Рівень зв'язку'''<br /> <br /> Зв'язок працює у вільному ISM діапазоні смузі близько 2.4GHz і використовує поширення спектру. Цей діапазон простирається від 2400 до 2483.5 МГЦ в більшості країн, і цілий діапазон використовується для оптимізації поширення спектру. Однак для деяких країн з меншим ISM діапазоном також використовується нижня шкала. Для поширення спектру використовується техніка frequency hopping (FH). Оскільки в цьому діапазоні можуть існувати і здійснювати втручання багаторазові нескоординовані мережі, використовуються швидкі FH і короткі передачі даних, оскільки відсоток помилки може бути високим, особливо з-за сильного втручання від мікрохвильових печей, які працюють у цій частоті. CVSD-кодування адаптоване під голосові передачі, які можуть викликати високий відсоток помилок. Додатково, заголовки пакетів захищені спеціальною схемою корекції помилок для додання стійкості проти збоїв.<br /> <br /> Переходи по частоті фіксуються на 2402 k МГц, де k = 0,1 ,..., 78. омінальная частота переходу - 1600 стрибків в секунду.<br /> <br /> '''Baseband'''<br /> <br /> Baseband - рівень протоколу, контролюючий зв'язок. Baseband контролює послідовності перельоту частоти і дбає про кодування рівня для безпечних з'єднань. Можуть бути встановлені два типи з'єднань:<br /> <br /> :SCO: Синхронне орієнтоване з'єднання. Ці сполуки передбачаються для передачі синхронних даних типу голос.<br /> <br /> :ACL: Асинхронне з'єднання. Такі з'єднання можуть використовуватися для додатків передачі даних, які не вимагають синхронного зв'язку.<br /> <br /> Baseband забезпечує функціональні можливості, необхідні для пристроїв, щоб синхронізувати їх годинник і встановлювати з'єднання. Також забезпечуються процедури запиту для виявлення адреси пристроїв, що знаходяться поблизу. Виправлення помилки для пакетів забезпечується в залежності від типу пакета. Різні типи пакету визначені для деяких загальних додатків, які відрізняються за їх місткості даних і накладних витрат по виправленню помилки. П'ять різних типів каналу забезпечуються для інформації контролю, інформацією управління з'єднанням, синхронними і асинхронними даними. Визначено функції, необхідні для генерації клавіш кодування і клавіш з'єднання. Більш детальний опис деяких з операцій baseband, пов'язаних з встановленням з'єднання, є в розділі.<br /> <br /> '''Протокол Менеджера зв'язку'''<br /> <br /> Основні функції LMP можна класифікувати <br /> :1. Управління мережею [[Використовувані означення|Piconet]]<br /> :2. Конфігурація сполук<br /> :3. Функції безпеки<br /> <br /> <br /> Рiconet є групою пристроїв, пов'язаних із загальним каналом, який ідентифікований з його унікальною послідовністю &quot;перельоту&quot;.<br /> <br /> Фундаментальні &quot;будівельні блоки&quot; топографії Bluetooth - це пристрої майстер і слейв, де пристрій майстер в піконет забезпечує генерацію синхронизирующих імпульсів і послідовність стрибків для синхронізації всіх інших пристроїв у піконет. Один з пристроїв, зазвичай той, який першим здійснив підключення, називається &quot;master&quot;. До master `у може бути активно приєднано до семи пристроїв і набагато більше може бути підключено в стані&quot; parked &quot;(низького енергоспоживання). Пристрої в мережі piconet можуть з'єднуватися один з одним за допомогою SCO або ACL. Канал управляється master `ом, за допомогою Lin Manager в кожному пристрої. Будь-які два або більше пристроїв для з'єднання повинні встановити між собою мережу piconet. У той же час кожен пристрій може одночасно належати декількох мереж. (Мал.2). Майстер також нумерує канали зв'язку. Майстер визначає шаблон, на якому будуть працювати всі слейв-пристрої його мережі піконет, і синхронізує її роботу.<br /> <br /> Стандарт Bluetooth має з'єднання незалежних і навіть не синхронізованих між собою піконет (до 10) в мережу scatternet. Для цього кожна пара пікомережі повинна мати як мінімум однин загальний пристрій, який буде майстром в одній і слейвом в іншій. Таким чином, в межах окремої scatternet з інтерфейсом Bluetooth може бути одночасно пов'язано максимум 71 пристрій, проте ніхто не обмежує застосування пристроїв-гейтів, які використовують той же інтернет для більш далекого зв'язку.<br /> <br /> <br /> &lt;center&gt;[[Файл:Schema3.JPG]]&lt;/center&gt;<br /> <br /> Малюнок 2: [[Використовувані означення|Piconet]] і [[Використовувані означення|Scatternet]].&lt;br&gt;<br /> a) piconet між двома пристроями (або один майстер і один слейв)&lt;br&gt;<br /> b) piconet між кількома пристроями (мультислейв до 7 &quot;слейвів&quot; з одним майстром)&lt;br&gt;<br /> c) scatternet, комбінація мереж piconet (може з'єднувати до 10 піконет).&lt;br&gt;<br /> <br /> LMP забезпечує функціональність приєднаний / від'єднаних пристроїв &quot;slave&quot;, обмін функціями між пристроями master і slave та з'єднання ACL / SCO. LMP також обробляє пристрої в режимах низького енергоспоживання, hold, sniff і park, створених для збереження енергії, якщо пристрої не мають даних для передачі.<br /> <br /> Завдання конфігурації з'єднання включають в себе параметри установки з'єднання, якість сервісу і контроль потужності, якщо це підтримується пристроєм. LMP також забезпечує ідентифікацію пристроїв, які будуть з'єднані, і управління клавішами з'єднання.<br /> <br /> '''Логічний контроль зв'язку і Адаптаційний протокол'''<br /> <br /> Це протокол, з яким взаємодіє більшість додатків, якщо ведучий контролер не використовується. Основні функції L2CAP:<br /> <br /> '''Мультіорганізація'''<br /> Протокол повинен дозволяти декільком додаткам одночасно використовувати з'єднання між двома пристроями.<br /> <br /> '''Сегментація і Повторне об'єднання'''<br /> <br /> Протокол повинен зменшити розмір пакетів, забезпечених додатками до розміру пакетів, прийнятих рівнем baseband. Сам L2CAP приймає розміри пакету до 64Кб, але пакети baseband можуть приймати до 2745 bits. Для отриманих пакетів повинна бути виконана зворотна процедура об'єднання сегментованих пакетів в належному порядку.<br /> <br /> '''Якість обслуговування'''<br /> <br /> L2CAP дозволяє додаткам вимагати QoS на деяких параметрах, типу пікової пропускної здатності, часу очікування та зміни затримки.<br /> <br /> В основному, L2CAP забезпечує функції мережевого рівня до додатків і більш високим протоколів.<br /> <br /> '''Інтерфейс головного контролера'''<br /> <br /> Основна структура, що показує, як рівні головного контролера розташовані всередині стека протоколу, зображена на Мал.3.<br /> <br /> &lt;center&gt;[[Файл:Schema4.JPG]]&lt;/center&gt;<br /> <br /> Малюнок 3: Провідний контролер в стеку протоколу.<br /> <br /> Для більшості пристроїв модуль підтримки Bluetooth може бути додано в якості плати розширення, наприклад, для ПК або ноутбука апаратні засоби Bluetooth можуть бути додані як PCI-карта або USB-адаптер. Апаратні модулі звичайно здійснюють більш низькі радіо рівні, baseband і LMP. Тоді дані, які будуть надіслані LMP і baseband, йдуть з фізичної шині, наприклад, USB. Драйвер для цієї шини потрібно на хості, яким є PC, і на апаратній карті Bluetooth потрібно &quot;інтерфейс контролера хоста&quot;, щоб прийняти дані з фізичної шині. Таким чином, потрібні такі додаткові рівні:<br /> <br /> '''HCI драйвер'''<br /> <br /> Це драйвер для інтерфейсу головного контролера хоста, вище фізичної шини, форматує дані, які будуть прийняті контролером хоста на апаратних засобах Bluetooth.<br /> <br /> '''Інтерфейс головного контролера'''<br /> <br /> Розміщується на апаратних засобах Bluetooth і підтримує зв'язок поверх фізичної шини.<br /> <br /> '''Рівень програми'''<br /> <br /> До L2CAP можна звертатися безпосередньо додатками або через протоколи підтримки подібно RFCOMM, TCS і SDP, згаданим раніше. Додатки можуть використовувати інші протоколи типу TCP-IP або WAP. Додатки можуть самостійно запускати протоколи, наприклад, PPP (Протокол &quot;точка-точка&quot;), FTP (протокол передачі файлів) або інші певні протоколи, як буде потрібно додатком. Програма може використовувати SDP, для перевірки, які потрібні сервісні можливості пристроїв, доступних в зоні дії. Багато моделей використання були запропоновані виробниками. Деякі з них:<br /> <br /> :1. Три в одному: окрема телефонна трубка працює як селекторна зв'язок в офісі (ніякої плати за користування телефоном), Всякий раз можна використовувати будь-який з цих трьох режимів - як селекторний зв'язок, як PSTN і як мобільний телефон.&lt;br&gt;<br /> :2. &quot;Портфельна хитрість&quot;: RF-зв'язок не потребує прямої видимості між пристроями. Значить, мобільний телефон може під'єднатися до ноутбука навіть тоді, коли той перебуває в портфелі, і використовувати доступ до його можливостей, наприклад, до електронної пошти.&lt;br&gt;<br /> :3. Автоматичний Синхронізатор: забезпечення бездротового зв'язку між PDA користувача, портативної ЕОМ і мобільним дозволить додаткам автоматично оновлювати та синхронізувати органайзер та інші дані, якщо модифікації зроблені на одному пристрої.&lt;br&gt;<br /> :4. Бездротові навушники (гарнітури): Вони дозволяють доступ до мобільних пристроїв користувача і навіть до аудіо, в той час як пристрої знаходяться в кишені користувача. Таким чином, буде можлива операція hands-free.&lt;br&gt;<br /> :5. Автомобільні комплекти: пристрої hands-free дозволяють водіям користуватися телефоном без відриву від управління автомобілем.&lt;br&gt;<br /> <br /> Крім цього, було запропоновано велику різноманітність інших програм у домашньої автоматизації, обмін даними на нарадах без використання додаткового обладнання, керуючих пристроями через бездротове портативний пристрій при прогулянках, пропозиції системи захисту, мережеві доступи в громадських місцях, деякі з яких успішно демонструвалися на виставках або вже продаються.<br /> <br /> <br /> &lt;center&gt;[[Файл:Mal_1.jpg]]&lt;/center&gt;<br /> <br /> Малюнок 4. Огляд протоколів технології Bluetooth<br /> <br /> На малюнку представлений огляд протоколів, що використовуються і підтримуваних Bluetooth, і показано, яким чином вони взаємодіють між собою. Як завжди на такого роду схемах, протоколи зображені відповідно до їх приблизної ієрархії, причому &quot;вищі&quot; протоколи розташовані вгорі. У контексті обміну даними з цієї ієрархічності можна зробити 2 висновки: <br /> <br /> 1.Більш високі протоколи залежить від більш низьких в плані свого існування. Але більш низькі протоколи можуть працювати і без більш високих, або підтримувати інші протоколи на більш високих рівнях. <br /> <br /> 2.Більш високі протоколи зазвичай &quot;ближче&quot; користувачеві, оскільки вони забезпечують людино-орієнтовані сервіси. <br /> <br /> Ці протоколи можуть бути розділені на 4 категорії: <br /> <br /> 1. основні протоколи&lt;br&gt;<br /> 2. протокол заміни кабелю&lt;br&gt;<br /> 3. керуючий протокол телефонії&lt;br&gt;<br /> 4. отримані протоколи.&lt;br&gt;<br /> <br /> Техніка для комунікацій дальньої дії на основі Bluetooth Хоча технологія Bluetooth мається на увазі для комунікацій на близькі відстані, дистанцію взаємодії пристроїв, як уже згадувалося, можна розширити до 100 метрів. Беручи до уваги рівні стійкості до фонового шуму (при чутливості приймача -70 dBm), необхідна вихідна потужність від всеспрямованого передавача 100 mW. Ця передавальна потужність класифікується як &quot;Class 1&quot;, і специфікується в розділі &quot;Радіоспеціфікаціі&quot; у збірнику специфікацій Bluetooth, ver. 1.0, ref. 2. Ця специфікація означає, що передавач має ефективний регулятор для зменшення перешкод. <br /> <br /> &lt;center&gt;[[Файл:Mal_2.jpg]]&lt;/center&gt;<br /> <br /> Малюнок 5. Прийомопередавач Bluetooth<br /> <br /> Як можна бачити на малюнку, в RF-частини прийомопередавача Bluetooth є: <br /> <br /> 1.полоса пропускання, яка видаляє всі частоти поза діапазону в 1 Мгц, який використовується в цей момент як для передачі, так і для прийому&lt;br&gt;<br /> 2. Перемикач передачі-прийому, який з'єднує підсилювач потужності з антеною під час передачі, а також LNA з антеною під час прийому&lt;br&gt;<br /> 3.LNA, або Low-Noise Amplification - малошумне посилення.&lt;br&gt;<br /> <br /> Специфікація накладає деякі обмеження на роботу RF-частини. Джерело живлення повинно давати від 2.7 до 5 вольт, і повинно працювати при температурах від -20 до +60 C, а його ефективність повинна становити принаймні 30% при 140 мА. Вихідна потужність повинна також відключатися під час прийому. Один з продуктів, що відповідає цим вимогам, називається &quot;MAX2240&quot;. Два цифрових керуючих біта використовуються для установки VGA (Variable Gain Amplification) на 4 окремих рівня, результатом чого є 4 окремих рівня вихідної потужності.<br /> <br /> = Установка з'єднання в Bluetooth =<br /> <br /> Цей розділ описує основні процедури, які повинні бути виконані пристроями Bluetooth, щоб встановити між ними з'єднання. Розгляньте наступний сценарій: чоловік гуляє з готелю і хоче скористатися своєю електронною поштою за допомогою пристрою Bluetooth, яким може бути ноутбук або PDA. Що він мав би зробити? Він натиснув би на меню або піктограму поштової програми. Пристрій автоматично виконав б наступні кроки (крім кроку реєстрації, актуального в разі, якщо пристрій вперше використовується в цьому середовищі):<br /> <br /> :1. ''Запит:'' пристрій при вступі в нове середовище автоматично ініціалізувати б запит, щоб з'ясувати, які пристрої є доступними в межах його радіуса дії. Це приведе до наступного:&lt;br&gt;<br /> ::а) Всі доступні прилеглі пристрої дадуть відповідь.<br /> ::б) Пристрій вибирає одне з відповіли пристроїв.<br /> <br /> :2. ''Пейджинг'': пристрій викличе baseband-процедуру, звану пейджинг. У результаті відбувається синхронізація пристрою з пунктом доступу, серед інших необхідних ініціалізації.&lt;br&gt;<br /> :3. ''Встановлення з'єднання'': LMP встановить з'єднання з точкою доступу. Оскільки додаток в цьому випадку поштове (email), буде використовуватися ACL з'єднання.<br /> <br /> Далі будуть виконуватися нижченаведені дії по встановленню.<br /> <br /> :4. ''Сервіс'': LMP буде використовувати протокол SDP для встановлення, який сервіс є доступним, зокрема, поштовий сервіс, або потрібно звернеться до іншого хосту. Припустимо, що сервіс є доступним, інакше програма не може далі діяти. Інформація щодо інших сервісних послуг може бути також представлена користувачеві.&lt;br&gt;<br /> :5. ''Канал L2CAP'': На основі інформації, отриманої від SDP, пристрій створить канал L2CAP до пункту доступу. Він може використовуватися безпосередньо додатком або іншим протоколом, наприклад, RFCOMM.&lt;br&gt;<br /> :6. ''Канал RFCOMM'': В залежності від потреби поштового програми RFCOMM або інший канал (у випадку інших додатків) буде створено згідно з L2CAP каналу. Ця можливість дозволяє використовувати додатки, розроблені для послідовних портів, щоб працювати без модифікації по Bluetooth-платформ.&lt;br&gt;<br /> :7. ''Безпека'': Якщо пункт доступу обмежує доступ понад певної кількості користувачів або пропонує безпечне з'єднання режиму людям, які зареєструвалися раніше, тоді пункт доступу пошле запит безпеки при встановленні з'єднання. Користувач повинен знати правильний PIN-код для доступу до сервісу. Зверніть увагу, що PIN-код не передається по бездротовому каналу, використовується інший код, що згенерував з нього, тому PIN-код досить складно підібрати. При використанні безпечного режиму буде вироблено кодування передачі.&lt;br&gt;<br /> :8. ''PPP'': Оскільки PPP-з'єднання використовується з послідовного модему як при dial-up, те ж саме додаток зможе тепер запустити PPP через RFCOMM (через емульованого послідовний порт). Ця з'єднання дозволить користувачеві отримати доступ до його поштової скриньки тощо.&lt;br&gt;<br /> :9. ''Мережеві протоколи'': Мережеві протоколи типу TCP / IP, IPX, Appletalk можуть одержувати і передавати дані по каналу без труднощів.<br /> <br /> В описаних вище процедурах для користувача взаємодія потрібна тільки при використанні логіна для входу в систему для електронної пошти і для додаткового захисту, яка буде здійснена. Решта кроки автоматичні. Вищезазначені процедури описані докладно, щоб продемонструвати процес встановлення підключення. Пояснення вищезазначених процедур потребує короткого опису пристрою годин на Bluetooth.<br /> <br /> '''Годинник''': Кожен Bluetooth модуль має вбудовану систему часу, яка визначає час і частотні передачі. Годинники Bluetooth є вільно йдуть часасмі, які ніколи не коригуються і ніколи не вимикаються. Для синхронізації з іншими модулями використовуються тільки зміщення (величина, на яку відрізняється час в інших модулях в порівнянні з &quot;рідними&quot; годинником), накладене на &quot;рідні&quot; годинник, - тимчасові годинник Bluetooth, які взаємно синхронізовані. Годинники Bluetooth не мають ніякого відношення до часу доби. Годинники Bluetooth дуже важливі для трансівера Bluetooth через синхронізації безлічі важливих подій, без яких неможлива зв'язок. Одиниця часу - принаймні половина TX або RX довжини слота, або 312.5 мікросекунд. Годинники мають денний цикл. Якщо годинник обладнані лічильником, 28-бітний лічильник вимагає обороти близько 228 1. LSB відраховує кванти по 312.5 мікросекунд, задаючи тактову частоту 3.2 КГц.<br /> <br /> Синхронізація і частота на каналі piconet визначені Bluetooth-годинами &quot;майстра&quot;. Коли мережа piconet сформувалася, відлік годин &quot;майстри&quot; передається на підпорядковані пристрої. Вони зберігають необхідне значення зміщення, яке потрібно використовувати при з'єднанні з даними &quot;майстром&quot; і використовуються для синхронізації каналу. Оскільки власні тимчасові координати (години) не змінюються, то можливо використовувати різні зміщення для реєстрації в різних мережах piconet.<br /> <br /> Мінімальна необхідна точність годин -/-20 ppm в активному режимі, і/-250ppm в режимі малої активності, наприклад, Hold, Sniff, Standby і Park.<br /> <br /> :'''Запит та пейджинг'''<br /> <br /> Це початкові кроки в процесі встановлення з'єднання.<br /> <br /> Пристрій знаходиться в режимі Standby за замовчуванням. У цьому стані йдуть тільки рідні годинник і споживана потужність дуже низька. Можна вийти з цього режиму і увійти в режими [[Запит (Inquiry)]], [[Перегляд / сканування запиту (Inquiry Scan)]], [[Відповідь на запит (Inquiry Response)]], [[Пейджинг (Page)]] або [[Перегляд / сканування пейджинга (Page Scan)]], [[Відповідь пейджинга]].<br /> <br /> <br /> :'''Встановлення зв'язку'''<br /> <br /> Як тільки пристрій буде перебувати в стані зв'язку, LMP може починати встановлювати з'єднання. З'єднання L2CAP базуються на концепції каналів, які визначаються ідентифікаторами каналу, аналогічними сокетами в TCP / IP. Канал, відмінний від каналу piconet, ідентифікується адресою пристрою, з яким створено двосторонню з'єднання, і ідентифікатором каналу. Основні кроки в установці з'єднання в підсумку виглядають так:<br /> <br /> :1. Пакети POLL і відповідь використовуються для передачі інформації конфігурації без взаємодії хоста.&lt;br&gt;<br /> :2. Відправляється пакет LMP_host_connect_request.&lt;br&gt;<br /> :3. Віддалене пристрій відповідає LMP_NOT_ACCEPTED, якщо додаток, запитувана першим пристроєм, не хоче або не може відповісти. Інакше надсилається відповідь LMP_ACCEPTED.&lt;br&gt;<br /> :4. Відповідає пристрій може запитати про відключення ролі, якщо це буде потрібно з деяких причин. Перший пристрій відповідає відповідним пакетом для прийняття або не прийняття запиту.<br /> <br /> З'єднання встановлено на рівні Link Manager.<br /> <br /> Додаток може не бути поінформоване про те, які послуги є доступними, і буде використовувати SDP, щоб це виявити.<br /> <br /> :'''SDP'''<br /> <br /> Зміни середовища Bluetooth відбуваються часто, отже, доступні послуги повинні бути виявлені в полі зору. SDP забезпечує кошти програми для виявлення, які сервіси є доступними, і їх характеристики, як описано в основних специфікаціях.<br /> Пристрій Bluetooth, послуги якого повинні бути виявлені, запускає SDP сервер. Для виявлення послуг інших пристроїв запускає SDP клієнта. Один клієнт може запущено для кожної програми, але один пристрій може запустити тільки один сервер SDP. Сервер SDP обслуговує сервісну запис кожної служби, що дозволяє пристрою виявлятися. Клієнт надсилає запит на сервер. Запит може бути пошуком специфічного класу сервісних послуг або переглядом всіх класів доступних сервісів. Сервер дає відповідний відповідь. Якщо пристрій сервера має тільки декілька сервісів, вони не можуть бути розділені на класи та сервісні опису не відправляються пристрою. В іншому варіанті опису класу відправляються і клієнт може продовжувати вивчати деталі в межах класу. SDP тільки дозволяє сервісів бути виявленими. Доступ повинен бути через інші протоколи, засновані на L2CAP. L2CAP з'єднання Інформація, отримана через LMP з'єднання і через SDP, буде використовуватися L2CAP, щоб встановити канал для програми. L2CAP встановлює лише зв'язку ACL з'єднання.<br /> З'єднання L2CAP базуються на концепції каналів, які визначаються ідентифікаторами каналу, аналогічними роз'ємів в IP TCP. Канал, відмінний від каналу piconet, ідентифікується адресою пристрою, до якого створено з'єднання, і ідентифікатором каналу. Кожен канал приймається до заповнення дуплексу, з QoS специфікацією в кожному напрямку. Канал може бути двухточечной або багатоточковий. L2CAP встановлює з'єднання, коли на нього додатком виражений запит і з'єднання на потрібний пристрій ще не було встановлено. Запити від нижніх рівнів щодо з'єднань, необхідних програмами на віддалених пристроях, також обробляються L2CAP відповідно до залученим додатком.<br /> <br /> SCO з'єднання не проходять по L2CAP, але посилають їх дані безпосередньо Baseband. L2CAP встановлює окремий сигнальний канал для запиту з'єднання, конфігурації, роз'єднання і пр. (для випробування). L2CAP-пакети не забезпечують CRC або інші перевірки помилок, покладаючись на смугу baseband для захисту даних і впорядкованої доставки.<br /> <br /> Взаємодія цього протоколу з верхніми і нижніми рівнями розглядається в подіях і діях. Події - всі повідомлення, отримані L2CAP від більш низьких або більш високих рівнів, у той час як дії - відповіді, зроблені для них. Нижнім рівнем може бути LMP або HCI, в той час як більш високим рівнем може бути будь-який додаток. Типова послідовність подій і дій для встановлення з'єднання може бути наступна:<br /> <br /> :1. Подія і Дія 0: Подія - це запит з'єднання від більш високого рівня. Дія полягає в тому, що пристрій L2CAP посилає пакет запиту віддаленого L2CAP. Цей пакет на віддалене пристрій доставляє baseband.&lt;br&gt;<br /> :2. Подія і Дія 1: Віддалений L2CAP отримує цей пакет і відповідає з пакетом у відповідь підключення. Перед виконанням L2CAP контактує з віднесеним додатком, щоб перевірити, чи буде потрібний запит фактично оброблено тим додатком.&lt;br&gt;<br /> :3. Подія і Дія 2: Прийом у відповідь пакету - подія для локального пристрою L2CAP. Взаємодія запрошувати про параметри конфігурації: максимальний модуль payload і межі часу очікування.&lt;br&gt;<br /> :4. Подія і Дія 3: Запит конфігурації - подія для віддаленого L2CAP. Його дія - відповідь конфігурації. Також, можна посилати його власної конфігурації запит про додаткові параметри.&lt;br&gt;<br /> :5. Подія і Дія 4: Вищезгаданий пакет - подія для місцевого пристрою. Воно відповідає з відповіддю конфігурації.<br /> <br /> Ініціатором в місцевому пристрої виступає L2CAP, адресатом - L2CAP в пункті доступу або іншому пристрої Bluetooth, з яким входить у контакт. Зверніть увагу, що за вказаним на стрілках, що вказують до ініціатора або адресату - події для L2CAP, в той час як стрілки, що вказують за межі - дії. Назви, що починаються з L2CAP, є з'єднаннями між двома L2CAP на різних пристроях. Вертикальні рядки LP - Менеджери Зв'язки в цих двох пристроях. Назви, що починаються з WA, представляють собою з'єднання з додатком більш високого рівня, для якого встановлюється канал.<br /> <br /> Стану OPEN відзначають інтервал з'єднання додатків. Останні кроки у вищезгаданій таблиці відносяться до роз'єднання. Тепер можуть бути передані дані програми або можуть бути виконані [[процедури захисту]].<br /> <br /> :'''Зв'язок додатків'''<br /> <br /> Прикладні дані будуть тепер передані через з'єднання, оскільки всі визначені процедури встановлення з'єднання Bluetooth були виконані. Додатка необхідно запустити протокол більш високого рівня L2CAP. Bluetooth було визначено три використовуваних протоколу. Це:<br /> :'''RFCOMM'''&lt;br&gt;<br /> Це емуляція послідовного порту через бездротове з'єднання.&lt;br&gt;<br /> :'''SDP'''&lt;br&gt;<br /> Це Service Discovery Protocol, який допомагає пристроям виявити доступні послуги поблизу.&lt;br&gt;<br /> :'''TCS'''&lt;br&gt;<br /> Це Telephony Control Protocol Specification, описує управління запитом і передачу сигналів голосових каналів через Bluetooth. Всі користувальницькі додатки і інші існуючі механізми доступу до мережі, наприклад, IP TCP, PPP, IrDA OBEX, WAP і HomeRF можуть бути здійснені за рівнем L2CAP або вищезазначеним трьом протоколами, якщо додаток вибере використання їхніх послуг.<br /> <br /> Додаток в результаті повідомить, що більше не потрібно підключення, якщо воно не було зафіксовано протягом часу запуску програми. LMP посилає пакет LMP_detach пакет на віддалене пристрій, на який не потрібно відповідь. Відбувається роз'єднання.<br /> <br /> = Профілі Bluetooth =<br /> <br /> • Advanced Audio Distribution Profile (A2DP)<br /> <br /> A2DP розроблений для передачі двоканального стерео аудіопотоку, наприклад музики, до безпровідної гарнітури або будь-якого іншого пристрою. Профіль повністю підтримує низькокомпресуючий кодек Sub_Band_Codec (SBC) і опційно підтримує MPEG-1,2 аудіо, MPEG-2,4 ААС і ATRAC, здатний підтримувати кодеки визначені виробником.<br /> <br /> • Audio / Video Remote Control Profile (AVRCP)<br /> <br /> Цей профіль розроблений для управління стандартними функціями телевізорів, Hi-Fi устаткування і інше. Тобто дозволяє створювати пристрою з функціями дистанційного керування. Може використовуватися в сумісності з профілями A2DP або VDPT.<br /> <br /> • Basic Imaging Profile (BIP) <br /> <br /> Профіль розроблений для пересилки зображень між пристроями і включає можливість зміни розміру зображення і конвертацію в підтримуваний формат приймаючого пристрою.<br /> <br /> • Basic Printing Profile (BPP) <br /> <br /> Профіль дозволяє пересилати текст, e-mails, vCard і інші елементи на принтер. Профіль не вимагає від принтера специфічних драйверів, що вигідно відрізняє його від HCRP.<br /> <br /> • Common ISDN Access Profile (CIP) <br /> <br /> Профіль для доступу пристроїв до ISDN.<br /> <br /> • Cordless Telephony Profile (CTP) <br /> <br /> Профіль безпровідної телефонії.<br /> <br /> • Device ID Profile (DID) <br /> <br /> Профіль дозволяє ідентифікувати клас пристрою, виробника, версію продукту.<br /> <br /> • Dial-up Networking Profile (DUN) <br /> <br /> Протокол надає стандартний доступ до інтернету або іншого телефонного сервісу через Bluetooth. Базується на SPP, включає PPP і AT команди визначені в специфікації ETSI.<br /> <br /> • Fax Profile (FAX) <br /> <br /> Профіль надає інтерфейс між мобільним або стаціонарним телефоном і ПК на якому встановлено програмне забезпечення для факсів. Підтримує ITU T.31 і ITU T.32 набір AT ко-манд. Голосовий дзвінок або передача даних профілем не підтримується.<br /> <br /> • File Transfer Profile (FTP_profile) <br /> <br /> Профіль забезпечує доступ до файлової системи пристрою. Включає стандартний набір команд FTP, що дозволяє отримувати список директорій, зміни директорій, отримувати, передавати і видаляти файли. В якості транспорту використовується OBEX, базується на GOEP.<br /> <br /> • General Audio / Video Distribution Profile (GAVDP) <br /> <br /> Профіль є базою для A2DP і VDP.<br /> <br /> • Generic Access Profile (GAP) <br /> <br /> Профіль є базою для решти всіх профілів.<br /> <br /> • Generic Object Exchange Profile (GOEP) <br /> <br /> Профіль є базою для інших профілів передачі даних, базується на OBEX.<br /> <br /> • Hard Copy Cable Replacement Profile (HCRP) <br /> <br /> Профіль надає просту альтернативу кабельного з'єднання між пристроєм і принтером. Мінус профілю в тому, що для принтера необхідні специфічні драйвера, що робить профіль не універсальним.<br /> <br /> • Hands-Free Profile (HFP) <br /> <br /> Профіль використовується для з'єднання безпровідної гарнітури і телефону, передає монозвук в одному каналі.<br /> <br /> • Human Interface Device Profile (HID) <br /> <br /> Забезпечує підтримку пристроїв з HID (Human Interface Device), таких як мишки, джойстики, клавіатури та інші. Використовує повільний канал, працює на зниженій потужності.<br /> <br /> • Headset Profile (HSP) <br /> <br /> Профіль використовується для з'єднання безпровідної гарнітури і телефону. Підтримує мінімальний набір AT команд специфікації GSM для забезпечення можливості здійснювати дзвінки, відповідати на дзвінки, завершувати дзвінок, настроювати гучність.<br /> Підтримка гарнітурою профілю Headset (&quot;навушники&quot;). Профіль - набір функцій або можливостей, доступних для певного пристрою Bluetooth. Для спільної роботи Bluetooth-пристроїв необхідно, щоб всі вони підтримували загальний профіль. Через профіль Headset, за наявності Bluetooth 1.2 і вище, а також при його підтримці головним пристроєм, можна виводити на гарнітуру весь звуковий супровід роботи телефону. Наприклад, прослуховувати на гарнітурі всі сигнали підтвердження операцій, mp3-музыку з плеєра, мелодії дзвінка, звуковий ряд відеороликів. Також з підтримкою даного профілю з'являється можливість міняти гучність, здійснювати дзвінки, а також відповідати або відхиляти їх безпосередньо з гарнітури. Гарнітури, що підтримують такий профіль мають можливість передачі стереозвуку, на відміну від моделей, які підтримують тільки профіль Hands-Free.<br /> <br /> • Intercom Profile (ICP) <br /> <br /> Забезпечує голосові дзвінки між Bluetooth-сумісними пристроями.<br /> <br /> • LAN Access Profile (LAP) <br /> <br /> LAN Access profile забезпечує можливість доступу Bluetooth-пристроям до обчислювальних мереж LAN, WAN або Internet за допомогою іншого Bluetooth-пристроя, який має фізичне підключення до цих мереж. Bluetooth-пристрій використовує PPP поверх RFCOMM для установки з'єднання. LAP також допускає створення ad-hoc Bluetooth-сетей.<br /> <br /> • Object Push Profile (OPP) <br /> <br /> Базовий профіль для пересилки «об'єктів», таких як зображення, віртуальні візитні картки і ін. Передачу даних ініціює відправляючий пристрій (клієнт), а не приймальний (сервер).<br /> <br /> • Personal Area Networking Profile (PAN) <br /> <br /> Профіль дозволяє використовувати протокол Bluetooth Network Encapsulation як транспорт через Bluetooth-соединение.<br /> <br /> • Phone Book Access Profile (PBAP) <br /> <br /> Профіль дозволяє обмінюватися записами телефонних книг між пристроями.<br /> <br /> • Serial Port Profile (SPP) <br /> <br /> Профіль базується на специфікації ETSI TS07.10 і використовує протокол RFCOMM. Профіль емулює послідовний порт, надаючи можливість заміни стандартного RS-232 безпровідним з'єднанням. Є базовим для профілів DUN, FAX, HSP і AVRCP.<br /> <br /> • Service Discovery Application Profile (SDAP) <br /> <br /> Профіль використовується для надання інформації про профілі, які використовує пристрій-сервер.<br /> <br /> • SIM Access Profile (SAP, SIM) <br /> <br /> Профіль дозволяє дістати доступ до SIM-карти телефону, що дозволяє використовувати одну SIM-карту для декількох пристроях.<br /> <br /> • Synchronisation Profile (SYNCH) <br /> <br /> Профіль дозволяє синхронізувати особисті дані (PIM). Профіль запозичений із специфікації інфрачервоного зв'язку і адаптований групою Bluetooth SIG.<br /> <br /> • Video Distribution Profile (VDP) <br /> <br /> Профіль дозволяє передавати потокове відео. Підтримує H.263, стандарти MPEG-4 Visual Simple Profile, H.263 profiles 3, profile 8 підтримуються опціонально і не містяться в специфікації.<br /> <br /> • Wireless Application Protocol Bearer (WAPB) <br /> <br /> Протокол для організації P-to-P (Point-to-Point) з'єднання через Bluetooth.<br /> <br /> = Безпека Bluetooth =<br /> <br /> У червні 2006 року Авіша Вул (Avishai Wool) і Янів Шакед (Yaniv Shaked) опублікували статтю, що містить докладний опис атаки на bluetooth-пристрої. Матеріал містив опис як активної, так і пасивної атаки, що дозволяє дістати PIN код пристрою і надалі здійснити з'єднання з даним пристроєм. Пасивна атака дозволяє відповідно екіпірованому зловмисникові «підслуховувати» (sniffing) процес ініціалізації з'єднання і надалі використовувати отримані в результаті прослушки і аналізу дані для встановлення з'єднання (spoofing). Однозначно, для проведення даної атаки зловмисникові потрібно знаходиться в безпосередній близькості і безпосередньо у момент встановлення зв'язку. Це не завжди можливо. Тому з’явилася ідея активної атаки. Була виявлена можливість відправки особливого повідомлення в певний момент, що дозволяє почати процес ініціалізації з пристроєм зловмисника. Обидві процедури злому достатньо складні і включають декілька етапів, основний з яких збір пакетів даних і їх аналіз. Самі атаки засновані на вразливості в механізмі аутентифікації і створення ключа-шифру між двома пристроями. І тому перед викладом механізму атак розглянемо механізм ініціалізації bluetooth-з’єднання.<br /> <br /> == Вразливості і атаки Bluetooth ==<br /> <br /> === Базова pairing атака (атака на сполучення) ===<br /> <br /> Проаналізуємо дані, обмін якими йде впродовж процесу сполучення:<br /> <br /> [[Файл: Данні.jpg]]<br /> <br /> Представимо ситуацію: зловмисникові вдалося прослуховувати ефір і під час процедури сполучення, він перехопив і зберіг всі повідомлення. Далі знайти PIN можна використовуючи перебір.<br /> <br /> Перш за все необхідно скласти сам алгоритм перебору. Ми маємо в своєму розпорядженні перехоплені величини IN_RAND (він нешифрований) і BD_ADDR (нагадаємо, що адреси пристроїв видно в ефірі) і запускаємо алгоритм E22. Йому передаємо вищеперелічені дані і наш передбачуваний PIN. В результаті ми набудемо передбачуваного значення Kinit. Виглядає воно зразково так:<br /> <br /> Kinit = E22[IN_RAND, BD_ADDR(B), PIN'] де PIN' передбачуваний нами PIN-код<br /> <br /> Далі, повідомлення 2 і 3 піддаються XOR з тільки що отриманим Kinit. Отже, наступним кроком ми отримаємо LK_RAND(A) і LK_RAND(B) в чистому вигляді. Тепер ми можемо вирахувати передбачуване значення Kab, для чого проробляємо наступну операцію:<br /> <br /> LK_K(A)= E21[BD_ADDR(A), LK_RAND(A)] де LK_K(A|B) це проміжні величини<br /> <br /> LK_K(B)= E21[BD_ADDR(B), LK_RAND(B)]<br /> <br /> Kab = LK_K(A) XOR LK_K(B)<br /> <br /> Перевіримо PIN. Візьмемо отриманий Kab і перехоплений AU_RAND(A) і обчислимо SRES(A).<br /> <br /> Після порівнюємо отриманий результат з SRES(A)', номер, що зберігається в повідомлен-ні, 5:<br /> <br /> SRES(A)= E1[AU_RAND(A), Kab, BD_ADDR(B)]<br /> <br /> Якщо SRES(A)== SRES(A)' PIN успішно вгаданий. Інакше повторюємо послідовність дій спочатку з новою величиной PIN'.<br /> <br /> Першим, хто відмітив цю уразливість, був англієць Оллі Вайтхауз (Ollie Whitehouse) в квітні 2004 року. Він першим запропонував перехопити повідомлення під час сполучення і спробувати обчислити PIN методом перебору, використовуючи отриману інформацію. Проте, метод має один істотний недолік: атаку можливо провести тільки у випадку, якщо вдалося підслуховувати всі аутентифікаційні дані. Іншими словами, якщо зловмисник знаходився поза ефіром під час початку сполучення або ж упустив якусь величину, то він не має можливості продовжити атаку.<br /> <br /> === Re-pairing атака (атака на пересполучений) ===<br /> <br /> Вулу і Шакеду вдалося знайти вирішення труднощів, пов'язаних з атакою Вайтхауза. Був розроблений другий тип атаки. Якщо процес сполучення вже початий і дані упущені, ми не зможемо закінчити атаку. Але був знайдений вихід. Потрібно змусити пристрої спочатку ініціювати процес сполучення (звідси і назва). Дана атака дозволяє у будь-який момент почати вищеописану pairing атаку.<br /> <br /> Розглянемо наступну ситуацію. Допустимо, що пристрої вже встигли зв'язатися, зберегли ключ Kab і приступили до Mutual authentication. Від нас потрібно змусити пристрої наново почати pairing. Всього було запропоновано три методи атаки на переспряження, причому всі з них залежно від якості реалізації bluetooth-ядра конкретного пристрою. Нижче приведені методи в порядку убування ефективності:<br /> <br /> 1) За pairing слідує фаза аутентифікації. Master-пристрій посилає AU_RAND і чекає у відповідь SRES. У стандарті декларує можливість втрати ключа зв'язку. У такому разі slave посилає «LMP_not_accepted», повідомляючи master про втрату ключа. Тому основна мета зловмисника відстежити момент відправки AU_RAND master-пристрієм і у відповідь упровадити пакет LMP_not_accepted, що містить. Реакцією master буде реинициализация процесу pairing. Причому це приведе до анулювання ключа зв'язку на обох пристроях.<br /> <br /> 2) Якщо встигнути відправити IN_RAND slave-пристрію безпосередньо перед відправкою master-пристроєм величини AU_RAND, то slave буде упевнений, що на стороні master загублений ключ зв'язку. Це знову ж таки приведе до процесу реинициализации сполучення, але вже ініціатором буде slave.<br /> <br /> 3) Зловмисник чекає відправки master-пристроєм AU_RAND і відправляє у відповідь випадково SRES, що згенерував. Спроба аутентифікації провалена. Далі слідує низка повторних спроб аутентифікації(кількість залежить від особливостей реалізації пристроїв). За умови, що зловмисник продовжує вводити master-пристрій в оману, незабаром (по лічильнику невдалих спроб) пристроями буде ухвалено рішення об реинициализации сполучення.<br /> <br /> Використавши будь-який з цих методів, зловмисник може приступити до базової атаки на сполучення. Таким чином, маючи в арсеналі ці дві атаки, зловмисник може безперешкодно викрасти PIN-код. Далі маючи PIN-код він зможе встановити з'єднання з будь-яким з цих пристроїв. І варто врахувати, що в більшості пристроїв безпека на рівні служб, доступних через bluetooth, не забезпечується на належному рівні. Більшість розробників роблять ставку саме на безпеку встановлення сполучення. Тому наслідки дій зловмисника можуть бути різними: від крадіжки записника телефону до встановлення вихідного виклику з телефону жертви і використання його як прослуховуючого пристрою.<br /> <br /> Ці методи описують, як примусити пристрої «забути» link key, що само по собі веде до повторного pairing, а значить, зловмисник може підслуховувати весь процес із самого початку, перехопити всі важливі повідомлення і підібрати PIN.<br /> <br /> == Оцінка часу підбору PIN-кода ==<br /> <br /> У протоколі Bluetooth активно використовуються алгоритми E22, E21, E1, засновані на шифрі SAFER+. Те що вразливість відноситься до критичних підтвердив Брюс Шнайер (Bruce Schneier). Підбір PIN-a на практиці чудово працює. Нижче приведені результати отримані на Pentium IV на 3 Ггц:<br /> <br /> [[Файл:Розшифрування.JPG]]<br /> <br /> Конкретні реалізації вищеописаних атак можуть працювати з різною швидкістю. Способів оптимізації дуже багато: особливі налаштування компілятора, різні реалізації циклів, умов і арифметичних операцій. Авіша Вул (Avishai Wool) і Янів Шакед (Yaniv Shaked) зробили прорив, знайшовши спосіб скоротити час перебору PIN-кода в рази. Ця оптимізація виходить за рамки даної статті, але, варто відзначити, що мова йде про оптимізації базових алгоритмів стека bluetooth. В світлі сучасних технологій (зокрема nVidia CUDA) результати могли бути ще краще.<br /> <br /> Збільшення довжини PIN-кода не є панацеєю і лише трохи збільшує час перебору. Тільки сполучення пристроїв в безпечному місці може частково захистити від описаних атак. Приклад bluetooth гарнітура або автомобільний handsfree. Ініціалізація зв'язку (при включенні) з даними пристроями може відбуватися багато разів протягом дня, і не завжди у користувача є можливість знаходитися при цьому в захищеному місці. Втім, атаки подібного вигляду не будуть дуже популярні, принаймні, поки не буде реалізовано доступних апаратних засобів і універсальних програмних пакетів.<br /> <br /> Впровадження NFC є ефективним рішенням проти даного виду атак, але в цілому, ситуація не зміниться на краще до появи на ринку достатньої кількості рішень на Bluetooth 2.1 (з підтримкою NFC), а через їх зворотну сумісність з попередніми версіями протоколу, вищевикладені атаки будуть актуальні ще достатньо тривалий час.<br /> <br /> = Питання до технології Bluetooth =<br /> <br /> #В чому полягає суть методу FHSS?<br /> #У чому переваги Bluetooth 2.1 від 2.0?<br /> #Суть профілю Bluetooth Headset Profile (HSP).<br /> #Який радіус роботи пристроїв BT1 і BT2?<br /> #Які є три етапи установки зв'язку bluetooth?<br /> #Що можна сказати про безпеку bluetooth з'єднання?<br /> #Які можливості надає профіль Audio / Video Remote Control Profile (AVRCP)?<br /> #Опишіть процес забезпечення безпеки?<br /> #Яким чином здійснюється зв'язок між двома телефонами по Bluetooth<br /> #Яке призначення профілю Fax Profile (FAX)<br /> #Принципи методів атаки на переспряження<br /> #Основні недоліки Bluetooth?<br /> #Хто зробив прорив, знайшовши спосіб скоротити час перебору PIN-кода в рази?<br /> #Чим відрізняється пасивна атака на PIN-код від активної?<br /> #Для чого був розроблений профіль Basic Imaging Profile (BIP)?<br /> #Що таке інтерференція?<br /> #Як здійснюється передача?Пакетами?Якщо так то яка величина пакета?<br /> #Чи має блютус MAC-адреси?<br /> <br /> = Ресурси Internet =<br /> <br /> * http://www.bluetooth.org — офіційний сайт групи розробників технології (містить специфікації)<br /> * http://www.bluetooth.com — офіційний сайт для користувачів технології<br /> * http://www.bluesoleil.com<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> [[category:Комп'ютерні мережі]]</div>

ENergyKos https://wiki.cusu.edu.ua/index.php/%D0%A2%D0%B5%D1%85%D0%BD%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%B3%D1%96%D1%8F_Bluetooth 2013-01-14T08:24:44Z

<p>ENergyKos: /* Bluetooth 1.2 */</p> <hr /> <div>= Вступ до теми Bluetooth =<br /> [[Файл:Bluetooth.png|thumb|Логотип Bluetooth]]<br /> Специфікація Bluetooth була розроблена групою Bluetooth Special Interest Group (Bluetooth SIG), яка була заснована 20 травня 1998 році. У неї увійшли компанії Ericsson, IBM, Intel, Toshiba і Nokia. Потім багато компаній, включаючи Microsoft, Lenovo і Motorola, вступили в неї як асоційовані члени. Будь-яка компанія, яка планує розробляти пристрої Bluetooth, може безкоштовно увійти в цю групу. У SIG вже складається близько 2000 компаній. Згодом Bluetooth SIG і IEEE досягли угоди, на основі якої специфікація Bluetooth стало частиною стандарту IEEE 802.15.1. Роботи із створення Bluetooth компанія Ericsson Mobile Communication почала в 1994 році. Спочатку ця технологія була пристосована під потреби системи FLYWAY у функціональному інтерфейсі між мандрівниками та системою.<br /> <br /> '''Назва Bluetooth''' (&quot;синій зуб&quot;) походить від прізвища середньовічного короля Данії Гаральда I Синєзубого (норв. Harald Blåtann). Гаральд вмів посадити за стіл переговорів ворогуючі партії, домовляючись з кожною партією окремо, тому назва Bluetooth стала відповідним ім'ям для технології, що дозволяє різним пристроям спілкуватися один з одним. Використовуючи перші літери імені короля (руни B та H) у комбінації, створено й логотип технології.<br /> <br /> На відміну від технології інфрачервоного зв'язку IrDA (Infrared Direct Access), що працює за принципом &quot;точка-точка&quot; в зоні прямої видимості, технологія Bluetooth розроблялася для роботи як за принципом &quot;точка-точка&quot;, так і в якості багатоточкового радіоканалу, керованого багаторівневим протоколом , схожим на протокол мобільного зв'язку GSM. Bluetooth стала конкурентом таких технологій, як IEEE 802.11, HomeRF і IrDA, хоча остання і не призначена для побудови локальних мереж, але є найпоширенішою технологією бездротового з'єднання комп'ютерів і периферійних пристроїв. <br /> <br /> ''Основне призначення Bluetooth'' - забезпечення економного (з точки зору споживаного струму) і дешевого радіозв'язку між різноманітними типами електронних пристроїв. Причому, велике значення приділяється компактності електронних компонентів, що дає можливість застосовувати Bluetooth у малогабаритних пристроях розміром з наручний годинник. Bluetooth забезпечує обмін інформацією між такими пристроями як кишенькові і звичайні персональні комп'ютери, мобільні телефони, ноутбуки, принтери, цифрові фотоапарати, мишки, клавіатури, джойстики, навушники, гарнітури на надійній та недорогій радіочастоті для ближнього зв'язку. Bluetooth дозволяє цим пристроям обмінюватись інформацією, коли вони знаходяться в радіусі від 10 до 100 метрів один від одного, навіть в різних приміщеннях. Дальність дуже сильно залежить від механічних та радіо перешкод.<br /> <br /> Технологія Bluetooth спеціально розроблена для забезпечення дешевою, стійкої, ефективної, високоємного зв'язку, для роботи з голосом і передачі даних, з наступними '''характеристиками:'''&lt;br/&gt;<br /> <br /> :1.Швидкість передачі / прийому 1 Мбіт / с, при використанні каналу з максимально можливою шириною смуги.&lt;br/&gt;<br /> :2.Швидкі перемикання частоти, щоб уникнути інтерференції.&lt;br/&gt;<br /> :3.Адаптивна вихідна потужність для мінімізації перешкод.&lt;br/&gt;<br /> :4.Короткі пакети даних для мінімізації потужності під час перешкод.&lt;br/&gt;<br /> :5.Швидке впізнання (підтвердження).&lt;br/&gt;<br /> :6.CVSD (Continuous Variable Slope Delta Modulation) голосове кодування, яке дає можливість роботи з високими частотами помилок по :бітам.&lt;br/&gt;<br /> :7.Гнучкі типи пакетів, які підтримують широкий спектр додатків.&lt;br/&gt;<br /> :8.Ненапружений &quot;бюджет зв'язку&quot;, що підтримує недорогу інтеграцію окремих елементарних сигналів.&lt;br/&gt;<br /> :9.Інтерфейс передачі / прийому, спеціально пристосований для мінімізації енергоспоживання.&lt;br/&gt;&lt;br/&gt;<br /> <br /> Ці властивості дають технології Bluetooth можливість забезпечувати надзвичайно гнучкий зв'язок з високими швидкостями передачі даних навіть за наявності серйозних перешкод. При завідомо хорошому прийомі в сприятливих умовах передачі сигналу, в міру посилення перешкод, падіння якості переданого сигналу буде залишатися мінімальним і поступовим, що дає можливість збереження стабільного зв'язку.<br /> <br /> Bluetooth має RF (Radio Frequency) специфікації для передачі голосу і даних на короткі відстані, &quot;точка-мультиточка&quot;.&lt;br/&gt;&lt;br/&gt;<br /> <br /> Радіус роботи пристроїв BT2 не перевищує 15 метрів, для BT1 до 100 м (клас А). Ці числа декларуються стандартом для прямої видимості, в реальності не варто чекати роботу на відстані більше 10-20 метрів. Такого дальнодії недостатньо для ефективного застосування атак на практиці. Тому, ще до детального опрацьовування алгоритмів атаки, на Defcon-2004 публіці була представлена антена-гвинтівка BlueSniper, розроблена Джонном Херінгтоном (John Herington). Пристрій підключається до портативного пристрою ноутбуку/КПК і має достатню спрямованість і потужність (ефективна робота до 1,5 км.)<br /> <br /> = Принцип дії Bluetooth =<br /> <br /> Радіозв'язок Bluetooth здійснюється в '''ISM''' діапазоні (англ. Industry, Science and Medicine - смуга промислового, наукового та медичного застосування), який використовується в різних побутових приладах і безпровідних мережах (вільний від ліцензування діапазон 2,4-2,4835 Ггц). Спектр сигналу формується по методу FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum псевдовипадкова перебудова робочої частоти). Метод FHSS простий в реалізації, забезпечує стійкість до широкосмугових перешкод, а устаткування коштує недорого.<br /> <br /> Згідно '''алгоритму FHSS''', в Bluetooth частота сигналу, що несе, стрибкоподібно міняється 1600 разів в секунду (всього виділяється 79 робочих частот шириною в 1 Мгц, а в Японії, Франції і Іспанії смуга вже 23 частотних каналу). Послідовність перемикання між частотами для кожного з'єднання є псевдовипадковою і відома тільки передавачу і приймачу, які кожні 625 мкс (один часовий слот) синхронно перебудовуються з однієї частоти, що несе, на іншу. Таким чином, якщо поряд працюють декілька пар приймач-передавач, то вони не заважають один одному. Цей алгоритм є також складовою частиною системи захисту конфіденційності передаваної інформації: перехід відбувається по псевдовипадковому алгоритму і визначається окремо для кожного з'єднання. При передачі цифрових даних і аудіосигналу (64 Кбіт/с в обох напрямах) використовуються різні схеми кодування: аудио-сигнал не повторюється (як правило), а цифрові дані у разі втрати пакету інформації будуть передані повторно. Без перешкодостійкого кодування це забезпечує передачу даних зі швидкостями 723,2 Кбіт/с із зворотним каналом 57,6 Кбіт/с, або 433,9 Кбіт/c в обох напрямах.<br /> <br /> Для '''повнодуплексної''' передачі використовується '''дуплексний''' режим з тимчасовим розділенням (TDD). Підтримується ''ізохронна'' і ''асинхронна'' передача даних і забезпечується проста інтеграція з TCP / IP. Енергоспоживання пристроїв Bluetooth має бути в межах 0.1 Вт. Кожен пристрій має унікальну 48-бітову мережеву адресу, сумісний з форматом стандарту локальних мереж IEEE 802.<br /> <br /> = Специфікації Bluetooth =<br /> <br /> == Bluetooth 1.0 ==<br /> <br /> Пристрої версій 1.0 (1998) і 1.0B мали погану сумісність між продуктами різних виробників. У 1.0 і 1.0B була обов'язковою передача адреси пристрою (BD_ADDR) на етапі встановлення зв'язку, що робило неможливою реалізацію анонімності з'єднання на протокольному рівні і було основним недоліком даної специфікації.<br /> <br /> == Bluetooth 1.1 ==<br /> <br /> У Bluetooth 1.1 було виправлено безліч помилок, знайдених в 1.0B, ''додана підтримка для нешифрованих каналів, індикація рівня потужності сигналу'', що приймається (RSSI).<br /> <br /> == Bluetooth 1.2 ==<br /> <br /> У версії 1.2 була додана технологія адаптивної перебудови робочої частоти (AFH), що поліпшило опірність до електромагнітної інтерференції (перешкод) шляхом використання рознесених частот в послідовності перебудови. Також збільшилася швидкість передачі і додалася технологія eSCO, яка покращувала якість передачі голосу шляхом повторення пошкоджених пакетів. У HCI додалася підтримка трьох-провідного інтерфейсу UART.<br /> <br /> Головні поліпшення включають наступне:<br /> <br /> •Швидке підключення і виявлення.<br /> •Адаптивна перебудова частоти з розширеним спектром (AFH), яка підвищує стійкість до радіоперешкод.<br /> •Вищі, ніж у 1.1, швидкості передачі даних, практично до 721 кбіт / с.<br /> •Розширені Синхронні Підключення (eSCO), які покращують якість передачі голосу в аудіопотоку, дозволяючи повторну передачу пошкоджених пакетів, і при необхідності можуть збільшити затримку аудіо, щоб надати кращу підтримку для паралельної передачі даних.<br /> •В Host Controller Interface (HCI) додана підтримка трипровідною інтерфейсу UART.<br /> •Затверджено як стандарт IEEE Standard 802.15.1-2005.<br /> Введені режими управління потоком даних (Flow Control) і повторної передачі (Retransmission Modes) для L2CAP.<br /> <br /> == Bluetooth 2.0 ==<br /> <br /> Bluetooth версії 2.0 (2004) ''повністю сумісний з версіями 1.x''. Основним ''нововведенням'' стала ''підтримка'' '''EDR''' (Enhanced Data Rate), що дозволило підвищити швидкість передачі 2,1 Мбіт/с.<br /> <br /> == Bluetooth 2.1 ==<br /> <br /> У Bluetooth версії 2.1 (2007) додана ''технологія розширеного запиту характеристик пристрою'' (для додаткової фільтрації списку при спряжуванні), ''енергозберігаюча технологія'' (Sniff Subrating), яка дозволяє збільшити тривалість роботи пристрою від одного заряду акумулятора в 3-10 разів. Крім того оновлена специфікація істотно спрощує і прискорює встановлення зв'язку між двома пристроями, дозволяє проводити оновлення ключа шифрування без розриву з'єднання, а також робить вказані з'єднання захищенішими, завдяки використанню технології Near Field Communication.<br /> <br /> == Bluetooth 3.0 ==<br /> <br /> Робоча група з розробки стандарту бездротової передачі даних Bluetooth, 21 квітня 2009 випускає специфікацію Bluetooth 3.0. Модулі з підтримкою нової специфікації поєднуватимуть в собі дві радіосистеми. Перша, з низьким енергоспоживанням, забезпечує передачу даних на звичайній для другої версії Bluetooth швидкості в три мегабіти в секунду. Інша, високошвидкісна і сумісна із ''стандартом 802.11'', забезпечує швидкості, порівнянні із швидкістю мереж '''Wi-Fi'''. Варто відзначити, що Bluetooth 3.0 використовує стандарт 802.11 без суфікса, тобто формально не сумісний з такими специфікаціями Wi-Fi, як 802.11b/g або 802.11n. 802.11 — загальніший стандарт. Використання тієї або іншої радіосистеми залежить від розміру передаваного файлу. Невеликі файли передаватимуться по повільному каналу, а великі — по високошвидкісному. Після закінчення передачі модуль повернеться в режим зниженого енергоспоживання. Крім того, в Bluetooth 3.0 з'явиться можливість під назвою ''&quot;розширений контроль живлення&quot;'' (Enhanced Power Control). Вона дозволяє уникнути розриву з'єднання, якщо пристрій поклали в сумку або в кишеню.<br /> <br /> == Bluetooth 4.0 ==<br /> <br /> В грудні 2009 консорціум Bluetooth SIG анонсував ''стандарт Bluetooth 4.0 для електронних датчиків''. Новий стандарт ''призначений для передачі коротких пакетів'' даних обсягом по 8-27 байт зі швидкістю 1 Мбіт/с. Для порівняння, Bluetooth 3.0, розробка якого була завершена в квітні 2008, дозволяє передавати дані зі швидкістю до 24 Мбіт/с, але і призначений він для іншої сфери застосування. <br /> <br /> '''Bluetooth 4.0 планується використовувати''' в мініатюрних сенсорах, що розміщуються на тілі пацієнтів, в спортивного взуття, тренажерах тощо. Сенсори на базі нового стандарту зможуть передавати різну інформацію з навколишнього світу — температуру, тиск, вологість, швидкість пересування і так далі - на різні пристрої контролю, включаючи мобільні телефони. За словами представників консорціуму, окремий стандарт був розроблений у зв'язку з тим, що Bluetooth 3.0 і більш ранні версії не в змозі забезпечити необхідний низький рівень енергоспоживання. <br /> <br /> Перший чіп з одночасною підтримкою Bluetooth 4.0 і 3.0 випустив ST-Ericsson.<br /> <br /> = Означення по темі технологія Bluetooth =<br /> <br /> • '''Піконет''' - &quot;пікомережа&quot;:<br /> набір пристроїв, з'єднаних через технологію Bluetooth спеціальним способом. Піконет починається з двох з'єднаних пристроїв, таких як портативний ПК і стільниковий телефон, і може розростатися до восьми з'єднаних пристроїв ось чому потрібний адресний простір обмежений 3 бітами). Всі пристрої Bluetooth є одноранговими пристроями і мають ідентичну реалізацію. Однак при установці піконет один пристрій буде діяти як майстер для цілей синхронізації, а інший (і) - як слейв (и) для підтримки піконет-з'єднання.<br /> <br /> • '''Scatternet''' - &quot;мережа розкиду&quot;: Дві або більше незалежних і несинхронізованих мережі піконет, взаємодіючих між собою. Як показано на, пристрій-слейв, так само, як і пристрій-майстер в одній мережі піконет можуть встановлювати таке з'єднання, стаючи слейвом в іншій мережі піконет.<br /> <br /> • '''Пристрій майстер:''' пристрій у піконет, в якому генерація синхронизирующих імпульсів і послідовність стрибків використовуються для синхронізації всіх інших пристроїв у піконет.<br /> <br /> • '''Пристрій слейв:''' всі пристрої в піконет, які не є майстром (до 7 активних пристроїв на кожен пристрій майстер).<br /> <br /> • '''MAC-адреса:''' 3-бітний Media Access Control адреса, що використовується для розрізнення пристроїв, включених у піконет.<br /> <br /> • '''Парковані пристрої:''' пристрою в піконет, які синхронізовані, але не мають MAC-адрес.<br /> <br /> • '''Sniff Mode''' і '''Hold Mode:''' пристрої, синхронізовані в піконет і мають тимчасово введені режими збереження енергії, в яких активність пристроїв знижена.<br /> <br /> • '''Ad-hoc network''' (спеціальна мережа) - просто мережа, в якій взаємодії встановлюються між комплексними станціями в даній області покриття без використання точки доступу або сервера.<br /> <br /> • '''Link Manager Protocol''' - повідомлення LMP використовуються для налаштування зв'язку, безпеки та управління.&lt;br/&gt;&lt;br/&gt;<br /> <br /> ::'''Користувацькі моделі'''<br /> <br /> Користувацькі моделі описують, яким чином можна використовувати пристрої Bluetooth. У кожній моделі існує один або більше відповідних профілів, які визначають рівні протоколів і функції, які повинні бути використані. ''Наведений нижче опис - не детальний, і ці відомості не можна вважати повними.'' <br /> <br /> :''Internet Bridge''<br /> <br /> Користувацька модель Internet Bridge описує, яким чином мобільний телефон або бездротовий модем забезпечує dial-up з'єднання персонального комп'ютера без необхідності фізичного з'єднання з ПК. Цей сценарій з'єднання вимагає використання мережі протоколів, що складається з двох частин - одна для команд AT, для управління процесом передачі необхідних даних з мобільного телефону та інших пристроїв.<br /> <br /> :''Three-in-One Phone''<br /> <br /> Користувацька модель Three-in-One Phone описує, яким чином телефонний апарат може приєднуватися до трьох різних провайдерів мобільних послуг. Телефон може працювати як при бездротовому телефонному з'єднанні з громадською комутованій телефонною мережею в домашніх умовах, що оплачується за фіксованою таксою оператора телефонного зв'язку. Цей сценарій включає здійснення дзвінків через голосову базову станцію і прямих дзвінків між двома терміналами через базову станцію. За іншим сценарієм телефон може приєднуватися безпосередньо до інших телефонів, працюючи як &quot;walkie-talkie&quot; або як деяке розширення телефону - для такого способу ніякої додаткової оплати не потрібно. Нарешті, модель Three-in-One Phone може працювати як стільниковий телефон, приєднуючись до стільникової інфраструктурі. Бездротовий сценарій і сценарій двостороннього зв'язку використовують одну і ту ж мережу протоколів.<br /> <br /> :''Ultimate Headset''<br /> <br /> Користувацька модель Ultimate Headset визначається як бездротова трубка, обладнана Bluetooth. Ця модель може працювати в умовах віддаленого вхідного і вихідного аудіо-інтерфейсу пристрою. Цим пристроєм може бути мобільний телефон або ПК для аудіо-входу або виходу. Як і у випадку користувальницької моделі Internet Bridge, дана модель вимагає набору протоколів, що складається з двох частин, одна для команд AT, щоб керувати передачею необхідних даних, наприклад мовлення, з мобільного телефону та іншого пристрою. Команди AT контролюють телефони стосовно, наприклад, до процесу відповіді і до переривання дзвінків.<br /> <br /> :''LAN Access''<br /> <br /> Користувацька модель LAN Access схожа на користувальницьку модель Internet Bridge. Різниця полягає в тому, що призначена для користувача модель LAN Access не використовує протоколи для команд AT. Дана користувача модель описує, яким чином термінали введення даних використовують місце доступу LAN в якості бездротового з'єднання з локальною мережею. При встановленні з'єднанням термінали введення даних працюють, як якщо б це вони були приєднані до LAN через з'єднання dial-up.<br /> <br /> :''File Transfer''<br /> <br /> Користувацька модель File Transfer пропонує можливість передачі даних з одного пристрою Bluetooth на інше. У даній користувальницької моделі підтримуються файли, цілі папки, директорії і різноформатні потоки даних. Дана модель також пропонує можливість перегляду вмісту папок на віддаленому пристрої. Більш того, в даній користувальницької моделі підтримуються операції обміну, наприклад, візитними картками з використанням формату vCard. Модель File Transfer базується на GOEP.<br /> <br /> :''Synchronisation''<br /> <br /> Користувацька модель Synchronisation забезпечує можливості для автоматичної синхронізації між, наприклад, настільним ПК, портативним ПК, мобільним телефоном та ноутбуком. Дана користувача модель дозволяє проводити передачу візитних карток, списку завдань, записів з щоденника і т.д., і працювати далі з цією інформацією за допомогою комп'ютера, стільникового телефону і КПК, використовуючи звичайні протоколи і формати.<br /> <br /> = Короткий огляд стека протоколу =<br /> <br /> &lt;center&gt;[[Файл:Schema2.JPG]]&lt;/center&gt;<br /> <br /> Малюнок 1. Стек протоколу технології Bluetooth<br /> <br /> На малюнку показано, що стек протоколу складається з рівня радіо в основі, яке формує фізичний інтерфейс з'єднання. Рівень протоколу зв'язку baseband і Link Manager Protocol (LMP) встановлюють і контролюють з'єднання між пристроями Bluetooth. Ці три рівні підстави здійснені в обладнанні / програмному забезпеченні. Рівень Host Controller потрібно, щоб з'єднати за допомогою інтерфейсу Bluetooth з верхнім протоколом-L2CAP (Logical Link Control і Adaptation Protocol). Провідний контролер потрібно тільки тоді, коли L2CAP постійно знаходиться в програмному забезпеченні в хості. Якщо L2CAP is також на модулі Bluetooth цей рівень не потрібно, тому що L2CAP може безпосередньо зв'язуватися з LMP і baseband. Програми постійно знаходяться вище L2CAP. Наступні підрозділи дають короткий опис кожного рівня.<br /> <br /> '''Рівень зв'язку'''<br /> <br /> Зв'язок працює у вільному ISM діапазоні смузі близько 2.4GHz і використовує поширення спектру. Цей діапазон простирається від 2400 до 2483.5 МГЦ в більшості країн, і цілий діапазон використовується для оптимізації поширення спектру. Однак для деяких країн з меншим ISM діапазоном також використовується нижня шкала. Для поширення спектру використовується техніка frequency hopping (FH). Оскільки в цьому діапазоні можуть існувати і здійснювати втручання багаторазові нескоординовані мережі, використовуються швидкі FH і короткі передачі даних, оскільки відсоток помилки може бути високим, особливо з-за сильного втручання від мікрохвильових печей, які працюють у цій частоті. CVSD-кодування адаптоване під голосові передачі, які можуть викликати високий відсоток помилок. Додатково, заголовки пакетів захищені спеціальною схемою корекції помилок для додання стійкості проти збоїв.<br /> <br /> Переходи по частоті фіксуються на 2402 k МГц, де k = 0,1 ,..., 78. омінальная частота переходу - 1600 стрибків в секунду.<br /> <br /> '''Baseband'''<br /> <br /> Baseband - рівень протоколу, контролюючий зв'язок. Baseband контролює послідовності перельоту частоти і дбає про кодування рівня для безпечних з'єднань. Можуть бути встановлені два типи з'єднань:<br /> <br /> :SCO: Синхронне орієнтоване з'єднання. Ці сполуки передбачаються для передачі синхронних даних типу голос.<br /> <br /> :ACL: Асинхронне з'єднання. Такі з'єднання можуть використовуватися для додатків передачі даних, які не вимагають синхронного зв'язку.<br /> <br /> Baseband забезпечує функціональні можливості, необхідні для пристроїв, щоб синхронізувати їх годинник і встановлювати з'єднання. Також забезпечуються процедури запиту для виявлення адреси пристроїв, що знаходяться поблизу. Виправлення помилки для пакетів забезпечується в залежності від типу пакета. Різні типи пакету визначені для деяких загальних додатків, які відрізняються за їх місткості даних і накладних витрат по виправленню помилки. П'ять різних типів каналу забезпечуються для інформації контролю, інформацією управління з'єднанням, синхронними і асинхронними даними. Визначено функції, необхідні для генерації клавіш кодування і клавіш з'єднання. Більш детальний опис деяких з операцій baseband, пов'язаних з встановленням з'єднання, є в розділі.<br /> <br /> '''Протокол Менеджера зв'язку'''<br /> <br /> Основні функції LMP можна класифікувати <br /> :1. Управління мережею [[Використовувані означення|Piconet]]<br /> :2. Конфігурація сполук<br /> :3. Функції безпеки<br /> <br /> <br /> Рiconet є групою пристроїв, пов'язаних із загальним каналом, який ідентифікований з його унікальною послідовністю &quot;перельоту&quot;.<br /> <br /> Фундаментальні &quot;будівельні блоки&quot; топографії Bluetooth - це пристрої майстер і слейв, де пристрій майстер в піконет забезпечує генерацію синхронизирующих імпульсів і послідовність стрибків для синхронізації всіх інших пристроїв у піконет. Один з пристроїв, зазвичай той, який першим здійснив підключення, називається &quot;master&quot;. До master `у може бути активно приєднано до семи пристроїв і набагато більше може бути підключено в стані&quot; parked &quot;(низького енергоспоживання). Пристрої в мережі piconet можуть з'єднуватися один з одним за допомогою SCO або ACL. Канал управляється master `ом, за допомогою Lin Manager в кожному пристрої. Будь-які два або більше пристроїв для з'єднання повинні встановити між собою мережу piconet. У той же час кожен пристрій може одночасно належати декількох мереж. (Мал.2). Майстер також нумерує канали зв'язку. Майстер визначає шаблон, на якому будуть працювати всі слейв-пристрої його мережі піконет, і синхронізує її роботу.<br /> <br /> Стандарт Bluetooth має з'єднання незалежних і навіть не синхронізованих між собою піконет (до 10) в мережу scatternet. Для цього кожна пара пікомережі повинна мати як мінімум однин загальний пристрій, який буде майстром в одній і слейвом в іншій. Таким чином, в межах окремої scatternet з інтерфейсом Bluetooth може бути одночасно пов'язано максимум 71 пристрій, проте ніхто не обмежує застосування пристроїв-гейтів, які використовують той же інтернет для більш далекого зв'язку.<br /> <br /> <br /> &lt;center&gt;[[Файл:Schema3.JPG]]&lt;/center&gt;<br /> <br /> Малюнок 2: [[Використовувані означення|Piconet]] і [[Використовувані означення|Scatternet]].&lt;br&gt;<br /> a) piconet між двома пристроями (або один майстер і один слейв)&lt;br&gt;<br /> b) piconet між кількома пристроями (мультислейв до 7 &quot;слейвів&quot; з одним майстром)&lt;br&gt;<br /> c) scatternet, комбінація мереж piconet (може з'єднувати до 10 піконет).&lt;br&gt;<br /> <br /> LMP забезпечує функціональність приєднаний / від'єднаних пристроїв &quot;slave&quot;, обмін функціями між пристроями master і slave та з'єднання ACL / SCO. LMP також обробляє пристрої в режимах низького енергоспоживання, hold, sniff і park, створених для збереження енергії, якщо пристрої не мають даних для передачі.<br /> <br /> Завдання конфігурації з'єднання включають в себе параметри установки з'єднання, якість сервісу і контроль потужності, якщо це підтримується пристроєм. LMP також забезпечує ідентифікацію пристроїв, які будуть з'єднані, і управління клавішами з'єднання.<br /> <br /> '''Логічний контроль зв'язку і Адаптаційний протокол'''<br /> <br /> Це протокол, з яким взаємодіє більшість додатків, якщо ведучий контролер не використовується. Основні функції L2CAP:<br /> <br /> '''Мультіорганізація'''<br /> Протокол повинен дозволяти декільком додаткам одночасно використовувати з'єднання між двома пристроями.<br /> <br /> '''Сегментація і Повторне об'єднання'''<br /> <br /> Протокол повинен зменшити розмір пакетів, забезпечених додатками до розміру пакетів, прийнятих рівнем baseband. Сам L2CAP приймає розміри пакету до 64Кб, але пакети baseband можуть приймати до 2745 bits. Для отриманих пакетів повинна бути виконана зворотна процедура об'єднання сегментованих пакетів в належному порядку.<br /> <br /> '''Якість обслуговування'''<br /> <br /> L2CAP дозволяє додаткам вимагати QoS на деяких параметрах, типу пікової пропускної здатності, часу очікування та зміни затримки.<br /> <br /> В основному, L2CAP забезпечує функції мережевого рівня до додатків і більш високим протоколів.<br /> <br /> '''Інтерфейс головного контролера'''<br /> <br /> Основна структура, що показує, як рівні головного контролера розташовані всередині стека протоколу, зображена на Мал.3.<br /> <br /> &lt;center&gt;[[Файл:Schema4.JPG]]&lt;/center&gt;<br /> <br /> Малюнок 3: Провідний контролер в стеку протоколу.<br /> <br /> Для більшості пристроїв модуль підтримки Bluetooth може бути додано в якості плати розширення, наприклад, для ПК або ноутбука апаратні засоби Bluetooth можуть бути додані як PCI-карта або USB-адаптер. Апаратні модулі звичайно здійснюють більш низькі радіо рівні, baseband і LMP. Тоді дані, які будуть надіслані LMP і baseband, йдуть з фізичної шині, наприклад, USB. Драйвер для цієї шини потрібно на хості, яким є PC, і на апаратній карті Bluetooth потрібно &quot;інтерфейс контролера хоста&quot;, щоб прийняти дані з фізичної шині. Таким чином, потрібні такі додаткові рівні:<br /> <br /> '''HCI драйвер'''<br /> <br /> Це драйвер для інтерфейсу головного контролера хоста, вище фізичної шини, форматує дані, які будуть прийняті контролером хоста на апаратних засобах Bluetooth.<br /> <br /> '''Інтерфейс головного контролера'''<br /> <br /> Розміщується на апаратних засобах Bluetooth і підтримує зв'язок поверх фізичної шини.<br /> <br /> '''Рівень програми'''<br /> <br /> До L2CAP можна звертатися безпосередньо додатками або через протоколи підтримки подібно RFCOMM, TCS і SDP, згаданим раніше. Додатки можуть використовувати інші протоколи типу TCP-IP або WAP. Додатки можуть самостійно запускати протоколи, наприклад, PPP (Протокол &quot;точка-точка&quot;), FTP (протокол передачі файлів) або інші певні протоколи, як буде потрібно додатком. Програма може використовувати SDP, для перевірки, які потрібні сервісні можливості пристроїв, доступних в зоні дії. Багато моделей використання були запропоновані виробниками. Деякі з них:<br /> <br /> :1. Три в одному: окрема телефонна трубка працює як селекторна зв'язок в офісі (ніякої плати за користування телефоном), Всякий раз можна використовувати будь-який з цих трьох режимів - як селекторний зв'язок, як PSTN і як мобільний телефон.&lt;br&gt;<br /> :2. &quot;Портфельна хитрість&quot;: RF-зв'язок не потребує прямої видимості між пристроями. Значить, мобільний телефон може під'єднатися до ноутбука навіть тоді, коли той перебуває в портфелі, і використовувати доступ до його можливостей, наприклад, до електронної пошти.&lt;br&gt;<br /> :3. Автоматичний Синхронізатор: забезпечення бездротового зв'язку між PDA користувача, портативної ЕОМ і мобільним дозволить додаткам автоматично оновлювати та синхронізувати органайзер та інші дані, якщо модифікації зроблені на одному пристрої.&lt;br&gt;<br /> :4. Бездротові навушники (гарнітури): Вони дозволяють доступ до мобільних пристроїв користувача і навіть до аудіо, в той час як пристрої знаходяться в кишені користувача. Таким чином, буде можлива операція hands-free.&lt;br&gt;<br /> :5. Автомобільні комплекти: пристрої hands-free дозволяють водіям користуватися телефоном без відриву від управління автомобілем.&lt;br&gt;<br /> <br /> Крім цього, було запропоновано велику різноманітність інших програм у домашньої автоматизації, обмін даними на нарадах без використання додаткового обладнання, керуючих пристроями через бездротове портативний пристрій при прогулянках, пропозиції системи захисту, мережеві доступи в громадських місцях, деякі з яких успішно демонструвалися на виставках або вже продаються.<br /> <br /> <br /> &lt;center&gt;[[Файл:Mal_1.jpg]]&lt;/center&gt;<br /> <br /> Малюнок 4. Огляд протоколів технології Bluetooth<br /> <br /> На малюнку представлений огляд протоколів, що використовуються і підтримуваних Bluetooth, і показано, яким чином вони взаємодіють між собою. Як завжди на такого роду схемах, протоколи зображені відповідно до їх приблизної ієрархії, причому &quot;вищі&quot; протоколи розташовані вгорі. У контексті обміну даними з цієї ієрархічності можна зробити 2 висновки: <br /> <br /> 1.Більш високі протоколи залежить від більш низьких в плані свого існування. Але більш низькі протоколи можуть працювати і без більш високих, або підтримувати інші протоколи на більш високих рівнях. <br /> <br /> 2.Більш високі протоколи зазвичай &quot;ближче&quot; користувачеві, оскільки вони забезпечують людино-орієнтовані сервіси. <br /> <br /> Ці протоколи можуть бути розділені на 4 категорії: <br /> <br /> 1. основні протоколи&lt;br&gt;<br /> 2. протокол заміни кабелю&lt;br&gt;<br /> 3. керуючий протокол телефонії&lt;br&gt;<br /> 4. отримані протоколи.&lt;br&gt;<br /> <br /> Техніка для комунікацій дальньої дії на основі Bluetooth Хоча технологія Bluetooth мається на увазі для комунікацій на близькі відстані, дистанцію взаємодії пристроїв, як уже згадувалося, можна розширити до 100 метрів. Беручи до уваги рівні стійкості до фонового шуму (при чутливості приймача -70 dBm), необхідна вихідна потужність від всеспрямованого передавача 100 mW. Ця передавальна потужність класифікується як &quot;Class 1&quot;, і специфікується в розділі &quot;Радіоспеціфікаціі&quot; у збірнику специфікацій Bluetooth, ver. 1.0, ref. 2. Ця специфікація означає, що передавач має ефективний регулятор для зменшення перешкод. <br /> <br /> &lt;center&gt;[[Файл:Mal_2.jpg]]&lt;/center&gt;<br /> <br /> Малюнок 5. Прийомопередавач Bluetooth<br /> <br /> Як можна бачити на малюнку, в RF-частини прийомопередавача Bluetooth є: <br /> <br /> 1.полоса пропускання, яка видаляє всі частоти поза діапазону в 1 Мгц, який використовується в цей момент як для передачі, так і для прийому&lt;br&gt;<br /> 2. Перемикач передачі-прийому, який з'єднує підсилювач потужності з антеною під час передачі, а також LNA з антеною під час прийому&lt;br&gt;<br /> 3.LNA, або Low-Noise Amplification - малошумне посилення.&lt;br&gt;<br /> <br /> Специфікація накладає деякі обмеження на роботу RF-частини. Джерело живлення повинно давати від 2.7 до 5 вольт, і повинно працювати при температурах від -20 до +60 C, а його ефективність повинна становити принаймні 30% при 140 мА. Вихідна потужність повинна також відключатися під час прийому. Один з продуктів, що відповідає цим вимогам, називається &quot;MAX2240&quot;. Два цифрових керуючих біта використовуються для установки VGA (Variable Gain Amplification) на 4 окремих рівня, результатом чого є 4 окремих рівня вихідної потужності.<br /> <br /> = Установка з'єднання в Bluetooth =<br /> <br /> Цей розділ описує основні процедури, які повинні бути виконані пристроями Bluetooth, щоб встановити між ними з'єднання. Розгляньте наступний сценарій: чоловік гуляє з готелю і хоче скористатися своєю електронною поштою за допомогою пристрою Bluetooth, яким може бути ноутбук або PDA. Що він мав би зробити? Він натиснув би на меню або піктограму поштової програми. Пристрій автоматично виконав б наступні кроки (крім кроку реєстрації, актуального в разі, якщо пристрій вперше використовується в цьому середовищі):<br /> <br /> :1. ''Запит:'' пристрій при вступі в нове середовище автоматично ініціалізувати б запит, щоб з'ясувати, які пристрої є доступними в межах його радіуса дії. Це приведе до наступного:&lt;br&gt;<br /> ::а) Всі доступні прилеглі пристрої дадуть відповідь.<br /> ::б) Пристрій вибирає одне з відповіли пристроїв.<br /> <br /> :2. ''Пейджинг'': пристрій викличе baseband-процедуру, звану пейджинг. У результаті відбувається синхронізація пристрою з пунктом доступу, серед інших необхідних ініціалізації.&lt;br&gt;<br /> :3. ''Встановлення з'єднання'': LMP встановить з'єднання з точкою доступу. Оскільки додаток в цьому випадку поштове (email), буде використовуватися ACL з'єднання.<br /> <br /> Далі будуть виконуватися нижченаведені дії по встановленню.<br /> <br /> :4. ''Сервіс'': LMP буде використовувати протокол SDP для встановлення, який сервіс є доступним, зокрема, поштовий сервіс, або потрібно звернеться до іншого хосту. Припустимо, що сервіс є доступним, інакше програма не може далі діяти. Інформація щодо інших сервісних послуг може бути також представлена користувачеві.&lt;br&gt;<br /> :5. ''Канал L2CAP'': На основі інформації, отриманої від SDP, пристрій створить канал L2CAP до пункту доступу. Він може використовуватися безпосередньо додатком або іншим протоколом, наприклад, RFCOMM.&lt;br&gt;<br /> :6. ''Канал RFCOMM'': В залежності від потреби поштового програми RFCOMM або інший канал (у випадку інших додатків) буде створено згідно з L2CAP каналу. Ця можливість дозволяє використовувати додатки, розроблені для послідовних портів, щоб працювати без модифікації по Bluetooth-платформ.&lt;br&gt;<br /> :7. ''Безпека'': Якщо пункт доступу обмежує доступ понад певної кількості користувачів або пропонує безпечне з'єднання режиму людям, які зареєструвалися раніше, тоді пункт доступу пошле запит безпеки при встановленні з'єднання. Користувач повинен знати правильний PIN-код для доступу до сервісу. Зверніть увагу, що PIN-код не передається по бездротовому каналу, використовується інший код, що згенерував з нього, тому PIN-код досить складно підібрати. При використанні безпечного режиму буде вироблено кодування передачі.&lt;br&gt;<br /> :8. ''PPP'': Оскільки PPP-з'єднання використовується з послідовного модему як при dial-up, те ж саме додаток зможе тепер запустити PPP через RFCOMM (через емульованого послідовний порт). Ця з'єднання дозволить користувачеві отримати доступ до його поштової скриньки тощо.&lt;br&gt;<br /> :9. ''Мережеві протоколи'': Мережеві протоколи типу TCP / IP, IPX, Appletalk можуть одержувати і передавати дані по каналу без труднощів.<br /> <br /> В описаних вище процедурах для користувача взаємодія потрібна тільки при використанні логіна для входу в систему для електронної пошти і для додаткового захисту, яка буде здійснена. Решта кроки автоматичні. Вищезазначені процедури описані докладно, щоб продемонструвати процес встановлення підключення. Пояснення вищезазначених процедур потребує короткого опису пристрою годин на Bluetooth.<br /> <br /> '''Годинник''': Кожен Bluetooth модуль має вбудовану систему часу, яка визначає час і частотні передачі. Годинники Bluetooth є вільно йдуть часасмі, які ніколи не коригуються і ніколи не вимикаються. Для синхронізації з іншими модулями використовуються тільки зміщення (величина, на яку відрізняється час в інших модулях в порівнянні з &quot;рідними&quot; годинником), накладене на &quot;рідні&quot; годинник, - тимчасові годинник Bluetooth, які взаємно синхронізовані. Годинники Bluetooth не мають ніякого відношення до часу доби. Годинники Bluetooth дуже важливі для трансівера Bluetooth через синхронізації безлічі важливих подій, без яких неможлива зв'язок. Одиниця часу - принаймні половина TX або RX довжини слота, або 312.5 мікросекунд. Годинники мають денний цикл. Якщо годинник обладнані лічильником, 28-бітний лічильник вимагає обороти близько 228 1. LSB відраховує кванти по 312.5 мікросекунд, задаючи тактову частоту 3.2 КГц.<br /> <br /> Синхронізація і частота на каналі piconet визначені Bluetooth-годинами &quot;майстра&quot;. Коли мережа piconet сформувалася, відлік годин &quot;майстри&quot; передається на підпорядковані пристрої. Вони зберігають необхідне значення зміщення, яке потрібно використовувати при з'єднанні з даними &quot;майстром&quot; і використовуються для синхронізації каналу. Оскільки власні тимчасові координати (години) не змінюються, то можливо використовувати різні зміщення для реєстрації в різних мережах piconet.<br /> <br /> Мінімальна необхідна точність годин -/-20 ppm в активному режимі, і/-250ppm в режимі малої активності, наприклад, Hold, Sniff, Standby і Park.<br /> <br /> :'''Запит та пейджинг'''<br /> <br /> Це початкові кроки в процесі встановлення з'єднання.<br /> <br /> Пристрій знаходиться в режимі Standby за замовчуванням. У цьому стані йдуть тільки рідні годинник і споживана потужність дуже низька. Можна вийти з цього режиму і увійти в режими [[Запит (Inquiry)]], [[Перегляд / сканування запиту (Inquiry Scan)]], [[Відповідь на запит (Inquiry Response)]], [[Пейджинг (Page)]] або [[Перегляд / сканування пейджинга (Page Scan)]], [[Відповідь пейджинга]].<br /> <br /> <br /> :'''Встановлення зв'язку'''<br /> <br /> Як тільки пристрій буде перебувати в стані зв'язку, LMP може починати встановлювати з'єднання. З'єднання L2CAP базуються на концепції каналів, які визначаються ідентифікаторами каналу, аналогічними сокетами в TCP / IP. Канал, відмінний від каналу piconet, ідентифікується адресою пристрою, з яким створено двосторонню з'єднання, і ідентифікатором каналу. Основні кроки в установці з'єднання в підсумку виглядають так:<br /> <br /> :1. Пакети POLL і відповідь використовуються для передачі інформації конфігурації без взаємодії хоста.&lt;br&gt;<br /> :2. Відправляється пакет LMP_host_connect_request.&lt;br&gt;<br /> :3. Віддалене пристрій відповідає LMP_NOT_ACCEPTED, якщо додаток, запитувана першим пристроєм, не хоче або не може відповісти. Інакше надсилається відповідь LMP_ACCEPTED.&lt;br&gt;<br /> :4. Відповідає пристрій може запитати про відключення ролі, якщо це буде потрібно з деяких причин. Перший пристрій відповідає відповідним пакетом для прийняття або не прийняття запиту.<br /> <br /> З'єднання встановлено на рівні Link Manager.<br /> <br /> Додаток може не бути поінформоване про те, які послуги є доступними, і буде використовувати SDP, щоб це виявити.<br /> <br /> :'''SDP'''<br /> <br /> Зміни середовища Bluetooth відбуваються часто, отже, доступні послуги повинні бути виявлені в полі зору. SDP забезпечує кошти програми для виявлення, які сервіси є доступними, і їх характеристики, як описано в основних специфікаціях.<br /> Пристрій Bluetooth, послуги якого повинні бути виявлені, запускає SDP сервер. Для виявлення послуг інших пристроїв запускає SDP клієнта. Один клієнт може запущено для кожної програми, але один пристрій може запустити тільки один сервер SDP. Сервер SDP обслуговує сервісну запис кожної служби, що дозволяє пристрою виявлятися. Клієнт надсилає запит на сервер. Запит може бути пошуком специфічного класу сервісних послуг або переглядом всіх класів доступних сервісів. Сервер дає відповідний відповідь. Якщо пристрій сервера має тільки декілька сервісів, вони не можуть бути розділені на класи та сервісні опису не відправляються пристрою. В іншому варіанті опису класу відправляються і клієнт може продовжувати вивчати деталі в межах класу. SDP тільки дозволяє сервісів бути виявленими. Доступ повинен бути через інші протоколи, засновані на L2CAP. L2CAP з'єднання Інформація, отримана через LMP з'єднання і через SDP, буде використовуватися L2CAP, щоб встановити канал для програми. L2CAP встановлює лише зв'язку ACL з'єднання.<br /> З'єднання L2CAP базуються на концепції каналів, які визначаються ідентифікаторами каналу, аналогічними роз'ємів в IP TCP. Канал, відмінний від каналу piconet, ідентифікується адресою пристрою, до якого створено з'єднання, і ідентифікатором каналу. Кожен канал приймається до заповнення дуплексу, з QoS специфікацією в кожному напрямку. Канал може бути двухточечной або багатоточковий. L2CAP встановлює з'єднання, коли на нього додатком виражений запит і з'єднання на потрібний пристрій ще не було встановлено. Запити від нижніх рівнів щодо з'єднань, необхідних програмами на віддалених пристроях, також обробляються L2CAP відповідно до залученим додатком.<br /> <br /> SCO з'єднання не проходять по L2CAP, але посилають їх дані безпосередньо Baseband. L2CAP встановлює окремий сигнальний канал для запиту з'єднання, конфігурації, роз'єднання і пр. (для випробування). L2CAP-пакети не забезпечують CRC або інші перевірки помилок, покладаючись на смугу baseband для захисту даних і впорядкованої доставки.<br /> <br /> Взаємодія цього протоколу з верхніми і нижніми рівнями розглядається в подіях і діях. Події - всі повідомлення, отримані L2CAP від більш низьких або більш високих рівнів, у той час як дії - відповіді, зроблені для них. Нижнім рівнем може бути LMP або HCI, в той час як більш високим рівнем може бути будь-який додаток. Типова послідовність подій і дій для встановлення з'єднання може бути наступна:<br /> <br /> :1. Подія і Дія 0: Подія - це запит з'єднання від більш високого рівня. Дія полягає в тому, що пристрій L2CAP посилає пакет запиту віддаленого L2CAP. Цей пакет на віддалене пристрій доставляє baseband.&lt;br&gt;<br /> :2. Подія і Дія 1: Віддалений L2CAP отримує цей пакет і відповідає з пакетом у відповідь підключення. Перед виконанням L2CAP контактує з віднесеним додатком, щоб перевірити, чи буде потрібний запит фактично оброблено тим додатком.&lt;br&gt;<br /> :3. Подія і Дія 2: Прийом у відповідь пакету - подія для локального пристрою L2CAP. Взаємодія запрошувати про параметри конфігурації: максимальний модуль payload і межі часу очікування.&lt;br&gt;<br /> :4. Подія і Дія 3: Запит конфігурації - подія для віддаленого L2CAP. Його дія - відповідь конфігурації. Також, можна посилати його власної конфігурації запит про додаткові параметри.&lt;br&gt;<br /> :5. Подія і Дія 4: Вищезгаданий пакет - подія для місцевого пристрою. Воно відповідає з відповіддю конфігурації.<br /> <br /> Ініціатором в місцевому пристрої виступає L2CAP, адресатом - L2CAP в пункті доступу або іншому пристрої Bluetooth, з яким входить у контакт. Зверніть увагу, що за вказаним на стрілках, що вказують до ініціатора або адресату - події для L2CAP, в той час як стрілки, що вказують за межі - дії. Назви, що починаються з L2CAP, є з'єднаннями між двома L2CAP на різних пристроях. Вертикальні рядки LP - Менеджери Зв'язки в цих двох пристроях. Назви, що починаються з WA, представляють собою з'єднання з додатком більш високого рівня, для якого встановлюється канал.<br /> <br /> Стану OPEN відзначають інтервал з'єднання додатків. Останні кроки у вищезгаданій таблиці відносяться до роз'єднання. Тепер можуть бути передані дані програми або можуть бути виконані [[процедури захисту]].<br /> <br /> :'''Зв'язок додатків'''<br /> <br /> Прикладні дані будуть тепер передані через з'єднання, оскільки всі визначені процедури встановлення з'єднання Bluetooth були виконані. Додатка необхідно запустити протокол більш високого рівня L2CAP. Bluetooth було визначено три використовуваних протоколу. Це:<br /> :'''RFCOMM'''&lt;br&gt;<br /> Це емуляція послідовного порту через бездротове з'єднання.&lt;br&gt;<br /> :'''SDP'''&lt;br&gt;<br /> Це Service Discovery Protocol, який допомагає пристроям виявити доступні послуги поблизу.&lt;br&gt;<br /> :'''TCS'''&lt;br&gt;<br /> Це Telephony Control Protocol Specification, описує управління запитом і передачу сигналів голосових каналів через Bluetooth. Всі користувальницькі додатки і інші існуючі механізми доступу до мережі, наприклад, IP TCP, PPP, IrDA OBEX, WAP і HomeRF можуть бути здійснені за рівнем L2CAP або вищезазначеним трьом протоколами, якщо додаток вибере використання їхніх послуг.<br /> <br /> Додаток в результаті повідомить, що більше не потрібно підключення, якщо воно не було зафіксовано протягом часу запуску програми. LMP посилає пакет LMP_detach пакет на віддалене пристрій, на який не потрібно відповідь. Відбувається роз'єднання.<br /> <br /> = Профілі Bluetooth =<br /> <br /> • Advanced Audio Distribution Profile (A2DP)<br /> <br /> A2DP розроблений для передачі двоканального стерео аудіопотоку, наприклад музики, до безпровідної гарнітури або будь-якого іншого пристрою. Профіль повністю підтримує низькокомпресуючий кодек Sub_Band_Codec (SBC) і опційно підтримує MPEG-1,2 аудіо, MPEG-2,4 ААС і ATRAC, здатний підтримувати кодеки визначені виробником.<br /> <br /> • Audio / Video Remote Control Profile (AVRCP)<br /> <br /> Цей профіль розроблений для управління стандартними функціями телевізорів, Hi-Fi устаткування і інше. Тобто дозволяє створювати пристрою з функціями дистанційного керування. Може використовуватися в сумісності з профілями A2DP або VDPT.<br /> <br /> • Basic Imaging Profile (BIP) <br /> <br /> Профіль розроблений для пересилки зображень між пристроями і включає можливість зміни розміру зображення і конвертацію в підтримуваний формат приймаючого пристрою.<br /> <br /> • Basic Printing Profile (BPP) <br /> <br /> Профіль дозволяє пересилати текст, e-mails, vCard і інші елементи на принтер. Профіль не вимагає від принтера специфічних драйверів, що вигідно відрізняє його від HCRP.<br /> <br /> • Common ISDN Access Profile (CIP) <br /> <br /> Профіль для доступу пристроїв до ISDN.<br /> <br /> • Cordless Telephony Profile (CTP) <br /> <br /> Профіль безпровідної телефонії.<br /> <br /> • Device ID Profile (DID) <br /> <br /> Профіль дозволяє ідентифікувати клас пристрою, виробника, версію продукту.<br /> <br /> • Dial-up Networking Profile (DUN) <br /> <br /> Протокол надає стандартний доступ до інтернету або іншого телефонного сервісу через Bluetooth. Базується на SPP, включає PPP і AT команди визначені в специфікації ETSI.<br /> <br /> • Fax Profile (FAX) <br /> <br /> Профіль надає інтерфейс між мобільним або стаціонарним телефоном і ПК на якому встановлено програмне забезпечення для факсів. Підтримує ITU T.31 і ITU T.32 набір AT ко-манд. Голосовий дзвінок або передача даних профілем не підтримується.<br /> <br /> • File Transfer Profile (FTP_profile) <br /> <br /> Профіль забезпечує доступ до файлової системи пристрою. Включає стандартний набір команд FTP, що дозволяє отримувати список директорій, зміни директорій, отримувати, передавати і видаляти файли. В якості транспорту використовується OBEX, базується на GOEP.<br /> <br /> • General Audio / Video Distribution Profile (GAVDP) <br /> <br /> Профіль є базою для A2DP і VDP.<br /> <br /> • Generic Access Profile (GAP) <br /> <br /> Профіль є базою для решти всіх профілів.<br /> <br /> • Generic Object Exchange Profile (GOEP) <br /> <br /> Профіль є базою для інших профілів передачі даних, базується на OBEX.<br /> <br /> • Hard Copy Cable Replacement Profile (HCRP) <br /> <br /> Профіль надає просту альтернативу кабельного з'єднання між пристроєм і принтером. Мінус профілю в тому, що для принтера необхідні специфічні драйвера, що робить профіль не універсальним.<br /> <br /> • Hands-Free Profile (HFP) <br /> <br /> Профіль використовується для з'єднання безпровідної гарнітури і телефону, передає монозвук в одному каналі.<br /> <br /> • Human Interface Device Profile (HID) <br /> <br /> Забезпечує підтримку пристроїв з HID (Human Interface Device), таких як мишки, джойстики, клавіатури та інші. Використовує повільний канал, працює на зниженій потужності.<br /> <br /> • Headset Profile (HSP) <br /> <br /> Профіль використовується для з'єднання безпровідної гарнітури і телефону. Підтримує мінімальний набір AT команд специфікації GSM для забезпечення можливості здійснювати дзвінки, відповідати на дзвінки, завершувати дзвінок, настроювати гучність.<br /> Підтримка гарнітурою профілю Headset (&quot;навушники&quot;). Профіль - набір функцій або можливостей, доступних для певного пристрою Bluetooth. Для спільної роботи Bluetooth-пристроїв необхідно, щоб всі вони підтримували загальний профіль. Через профіль Headset, за наявності Bluetooth 1.2 і вище, а також при його підтримці головним пристроєм, можна виводити на гарнітуру весь звуковий супровід роботи телефону. Наприклад, прослуховувати на гарнітурі всі сигнали підтвердження операцій, mp3-музыку з плеєра, мелодії дзвінка, звуковий ряд відеороликів. Також з підтримкою даного профілю з'являється можливість міняти гучність, здійснювати дзвінки, а також відповідати або відхиляти їх безпосередньо з гарнітури. Гарнітури, що підтримують такий профіль мають можливість передачі стереозвуку, на відміну від моделей, які підтримують тільки профіль Hands-Free.<br /> <br /> • Intercom Profile (ICP) <br /> <br /> Забезпечує голосові дзвінки між Bluetooth-сумісними пристроями.<br /> <br /> • LAN Access Profile (LAP) <br /> <br /> LAN Access profile забезпечує можливість доступу Bluetooth-пристроям до обчислювальних мереж LAN, WAN або Internet за допомогою іншого Bluetooth-пристроя, який має фізичне підключення до цих мереж. Bluetooth-пристрій використовує PPP поверх RFCOMM для установки з'єднання. LAP також допускає створення ad-hoc Bluetooth-сетей.<br /> <br /> • Object Push Profile (OPP) <br /> <br /> Базовий профіль для пересилки «об'єктів», таких як зображення, віртуальні візитні картки і ін. Передачу даних ініціює відправляючий пристрій (клієнт), а не приймальний (сервер).<br /> <br /> • Personal Area Networking Profile (PAN) <br /> <br /> Профіль дозволяє використовувати протокол Bluetooth Network Encapsulation як транспорт через Bluetooth-соединение.<br /> <br /> • Phone Book Access Profile (PBAP) <br /> <br /> Профіль дозволяє обмінюватися записами телефонних книг між пристроями.<br /> <br /> • Serial Port Profile (SPP) <br /> <br /> Профіль базується на специфікації ETSI TS07.10 і використовує протокол RFCOMM. Профіль емулює послідовний порт, надаючи можливість заміни стандартного RS-232 безпровідним з'єднанням. Є базовим для профілів DUN, FAX, HSP і AVRCP.<br /> <br /> • Service Discovery Application Profile (SDAP) <br /> <br /> Профіль використовується для надання інформації про профілі, які використовує пристрій-сервер.<br /> <br /> • SIM Access Profile (SAP, SIM) <br /> <br /> Профіль дозволяє дістати доступ до SIM-карти телефону, що дозволяє використовувати одну SIM-карту для декількох пристроях.<br /> <br /> • Synchronisation Profile (SYNCH) <br /> <br /> Профіль дозволяє синхронізувати особисті дані (PIM). Профіль запозичений із специфікації інфрачервоного зв'язку і адаптований групою Bluetooth SIG.<br /> <br /> • Video Distribution Profile (VDP) <br /> <br /> Профіль дозволяє передавати потокове відео. Підтримує H.263, стандарти MPEG-4 Visual Simple Profile, H.263 profiles 3, profile 8 підтримуються опціонально і не містяться в специфікації.<br /> <br /> • Wireless Application Protocol Bearer (WAPB) <br /> <br /> Протокол для організації P-to-P (Point-to-Point) з'єднання через Bluetooth.<br /> <br /> = Безпека Bluetooth =<br /> <br /> У червні 2006 року Авіша Вул (Avishai Wool) і Янів Шакед (Yaniv Shaked) опублікували статтю, що містить докладний опис атаки на bluetooth-пристрої. Матеріал містив опис як активної, так і пасивної атаки, що дозволяє дістати PIN код пристрою і надалі здійснити з'єднання з даним пристроєм. Пасивна атака дозволяє відповідно екіпірованому зловмисникові «підслуховувати» (sniffing) процес ініціалізації з'єднання і надалі використовувати отримані в результаті прослушки і аналізу дані для встановлення з'єднання (spoofing). Однозначно, для проведення даної атаки зловмисникові потрібно знаходиться в безпосередній близькості і безпосередньо у момент встановлення зв'язку. Це не завжди можливо. Тому з’явилася ідея активної атаки. Була виявлена можливість відправки особливого повідомлення в певний момент, що дозволяє почати процес ініціалізації з пристроєм зловмисника. Обидві процедури злому достатньо складні і включають декілька етапів, основний з яких збір пакетів даних і їх аналіз. Самі атаки засновані на вразливості в механізмі аутентифікації і створення ключа-шифру між двома пристроями. І тому перед викладом механізму атак розглянемо механізм ініціалізації bluetooth-з’єднання.<br /> <br /> == Вразливості і атаки Bluetooth ==<br /> <br /> === Базова pairing атака (атака на сполучення) ===<br /> <br /> Проаналізуємо дані, обмін якими йде впродовж процесу сполучення:<br /> <br /> [[Файл: Данні.jpg]]<br /> <br /> Представимо ситуацію: зловмисникові вдалося прослуховувати ефір і під час процедури сполучення, він перехопив і зберіг всі повідомлення. Далі знайти PIN можна використовуючи перебір.<br /> <br /> Перш за все необхідно скласти сам алгоритм перебору. Ми маємо в своєму розпорядженні перехоплені величини IN_RAND (він нешифрований) і BD_ADDR (нагадаємо, що адреси пристроїв видно в ефірі) і запускаємо алгоритм E22. Йому передаємо вищеперелічені дані і наш передбачуваний PIN. В результаті ми набудемо передбачуваного значення Kinit. Виглядає воно зразково так:<br /> <br /> Kinit = E22[IN_RAND, BD_ADDR(B), PIN'] де PIN' передбачуваний нами PIN-код<br /> <br /> Далі, повідомлення 2 і 3 піддаються XOR з тільки що отриманим Kinit. Отже, наступним кроком ми отримаємо LK_RAND(A) і LK_RAND(B) в чистому вигляді. Тепер ми можемо вирахувати передбачуване значення Kab, для чого проробляємо наступну операцію:<br /> <br /> LK_K(A)= E21[BD_ADDR(A), LK_RAND(A)] де LK_K(A|B) це проміжні величини<br /> <br /> LK_K(B)= E21[BD_ADDR(B), LK_RAND(B)]<br /> <br /> Kab = LK_K(A) XOR LK_K(B)<br /> <br /> Перевіримо PIN. Візьмемо отриманий Kab і перехоплений AU_RAND(A) і обчислимо SRES(A).<br /> <br /> Після порівнюємо отриманий результат з SRES(A)', номер, що зберігається в повідомлен-ні, 5:<br /> <br /> SRES(A)= E1[AU_RAND(A), Kab, BD_ADDR(B)]<br /> <br /> Якщо SRES(A)== SRES(A)' PIN успішно вгаданий. Інакше повторюємо послідовність дій спочатку з новою величиной PIN'.<br /> <br /> Першим, хто відмітив цю уразливість, був англієць Оллі Вайтхауз (Ollie Whitehouse) в квітні 2004 року. Він першим запропонував перехопити повідомлення під час сполучення і спробувати обчислити PIN методом перебору, використовуючи отриману інформацію. Проте, метод має один істотний недолік: атаку можливо провести тільки у випадку, якщо вдалося підслуховувати всі аутентифікаційні дані. Іншими словами, якщо зловмисник знаходився поза ефіром під час початку сполучення або ж упустив якусь величину, то він не має можливості продовжити атаку.<br /> <br /> === Re-pairing атака (атака на пересполучений) ===<br /> <br /> Вулу і Шакеду вдалося знайти вирішення труднощів, пов'язаних з атакою Вайтхауза. Був розроблений другий тип атаки. Якщо процес сполучення вже початий і дані упущені, ми не зможемо закінчити атаку. Але був знайдений вихід. Потрібно змусити пристрої спочатку ініціювати процес сполучення (звідси і назва). Дана атака дозволяє у будь-який момент почати вищеописану pairing атаку.<br /> <br /> Розглянемо наступну ситуацію. Допустимо, що пристрої вже встигли зв'язатися, зберегли ключ Kab і приступили до Mutual authentication. Від нас потрібно змусити пристрої наново почати pairing. Всього було запропоновано три методи атаки на переспряження, причому всі з них залежно від якості реалізації bluetooth-ядра конкретного пристрою. Нижче приведені методи в порядку убування ефективності:<br /> <br /> 1) За pairing слідує фаза аутентифікації. Master-пристрій посилає AU_RAND і чекає у відповідь SRES. У стандарті декларує можливість втрати ключа зв'язку. У такому разі slave посилає «LMP_not_accepted», повідомляючи master про втрату ключа. Тому основна мета зловмисника відстежити момент відправки AU_RAND master-пристрієм і у відповідь упровадити пакет LMP_not_accepted, що містить. Реакцією master буде реинициализация процесу pairing. Причому це приведе до анулювання ключа зв'язку на обох пристроях.<br /> <br /> 2) Якщо встигнути відправити IN_RAND slave-пристрію безпосередньо перед відправкою master-пристроєм величини AU_RAND, то slave буде упевнений, що на стороні master загублений ключ зв'язку. Це знову ж таки приведе до процесу реинициализации сполучення, але вже ініціатором буде slave.<br /> <br /> 3) Зловмисник чекає відправки master-пристроєм AU_RAND і відправляє у відповідь випадково SRES, що згенерував. Спроба аутентифікації провалена. Далі слідує низка повторних спроб аутентифікації(кількість залежить від особливостей реалізації пристроїв). За умови, що зловмисник продовжує вводити master-пристрій в оману, незабаром (по лічильнику невдалих спроб) пристроями буде ухвалено рішення об реинициализации сполучення.<br /> <br /> Використавши будь-який з цих методів, зловмисник може приступити до базової атаки на сполучення. Таким чином, маючи в арсеналі ці дві атаки, зловмисник може безперешкодно викрасти PIN-код. Далі маючи PIN-код він зможе встановити з'єднання з будь-яким з цих пристроїв. І варто врахувати, що в більшості пристроїв безпека на рівні служб, доступних через bluetooth, не забезпечується на належному рівні. Більшість розробників роблять ставку саме на безпеку встановлення сполучення. Тому наслідки дій зловмисника можуть бути різними: від крадіжки записника телефону до встановлення вихідного виклику з телефону жертви і використання його як прослуховуючого пристрою.<br /> <br /> Ці методи описують, як примусити пристрої «забути» link key, що само по собі веде до повторного pairing, а значить, зловмисник може підслуховувати весь процес із самого початку, перехопити всі важливі повідомлення і підібрати PIN.<br /> <br /> == Оцінка часу підбору PIN-кода ==<br /> <br /> У протоколі Bluetooth активно використовуються алгоритми E22, E21, E1, засновані на шифрі SAFER+. Те що вразливість відноситься до критичних підтвердив Брюс Шнайер (Bruce Schneier). Підбір PIN-a на практиці чудово працює. Нижче приведені результати отримані на Pentium IV на 3 Ггц:<br /> <br /> [[Файл:Розшифрування.JPG]]<br /> <br /> Конкретні реалізації вищеописаних атак можуть працювати з різною швидкістю. Способів оптимізації дуже багато: особливі налаштування компілятора, різні реалізації циклів, умов і арифметичних операцій. Авіша Вул (Avishai Wool) і Янів Шакед (Yaniv Shaked) зробили прорив, знайшовши спосіб скоротити час перебору PIN-кода в рази. Ця оптимізація виходить за рамки даної статті, але, варто відзначити, що мова йде про оптимізації базових алгоритмів стека bluetooth. В світлі сучасних технологій (зокрема nVidia CUDA) результати могли бути ще краще.<br /> <br /> Збільшення довжини PIN-кода не є панацеєю і лише трохи збільшує час перебору. Тільки сполучення пристроїв в безпечному місці може частково захистити від описаних атак. Приклад bluetooth гарнітура або автомобільний handsfree. Ініціалізація зв'язку (при включенні) з даними пристроями може відбуватися багато разів протягом дня, і не завжди у користувача є можливість знаходитися при цьому в захищеному місці. Втім, атаки подібного вигляду не будуть дуже популярні, принаймні, поки не буде реалізовано доступних апаратних засобів і універсальних програмних пакетів.<br /> <br /> Впровадження NFC є ефективним рішенням проти даного виду атак, але в цілому, ситуація не зміниться на краще до появи на ринку достатньої кількості рішень на Bluetooth 2.1 (з підтримкою NFC), а через їх зворотну сумісність з попередніми версіями протоколу, вищевикладені атаки будуть актуальні ще достатньо тривалий час.<br /> <br /> = Питання до технології Bluetooth =<br /> <br /> #В чому полягає суть методу FHSS?<br /> #У чому переваги Bluetooth 2.1 від 2.0?<br /> #Суть профілю Bluetooth Headset Profile (HSP).<br /> #Який радіус роботи пристроїв BT1 і BT2?<br /> #Які є три етапи установки зв'язку bluetooth?<br /> #Що можна сказати про безпеку bluetooth з'єднання?<br /> #Які можливості надає профіль Audio / Video Remote Control Profile (AVRCP)?<br /> #Опишіть процес забезпечення безпеки?<br /> #Яким чином здійснюється зв'язок між двома телефонами по Bluetooth<br /> #Яке призначення профілю Fax Profile (FAX)<br /> #Принципи методів атаки на переспряження<br /> #Основні недоліки Bluetooth?<br /> #Хто зробив прорив, знайшовши спосіб скоротити час перебору PIN-кода в рази?<br /> #Чим відрізняється пасивна атака на PIN-код від активної?<br /> #Для чого був розроблений профіль Basic Imaging Profile (BIP)?<br /> #Що таке інтерференція?<br /> #Як здійснюється передача?Пакетами?Якщо так то яка величина пакета?<br /> #Чи має блютус MAC-адреси?<br /> <br /> = Ресурси Internet =<br /> <br /> * http://www.bluetooth.org — офіційний сайт групи розробників технології (містить специфікації)<br /> * http://www.bluetooth.com — офіційний сайт для користувачів технології<br /> * http://www.bluesoleil.com<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> [[category:Комп'ютерні мережі]]</div>

ENergyKos https://wiki.cusu.edu.ua/index.php/%D0%A2%D0%B5%D1%85%D0%BD%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%B3%D1%96%D1%8F_Bluetooth 2013-01-14T07:05:55Z

<p>ENergyKos: </p> <hr /> <div>= Вступ до теми Bluetooth =<br /> [[Файл:Bluetooth.png|thumb|Логотип Bluetooth]]<br /> Специфікація Bluetooth була розроблена групою Bluetooth Special Interest Group (Bluetooth SIG), яка була заснована 20 травня 1998 році. У неї увійшли компанії Ericsson, IBM, Intel, Toshiba і Nokia. Потім багато компаній, включаючи Microsoft, Lenovo і Motorola, вступили в неї як асоційовані члени. Будь-яка компанія, яка планує розробляти пристрої Bluetooth, може безкоштовно увійти в цю групу. У SIG вже складається близько 2000 компаній. Згодом Bluetooth SIG і IEEE досягли угоди, на основі якої специфікація Bluetooth стало частиною стандарту IEEE 802.15.1. Роботи із створення Bluetooth компанія Ericsson Mobile Communication почала в 1994 році. Спочатку ця технологія була пристосована під потреби системи FLYWAY у функціональному інтерфейсі між мандрівниками та системою.<br /> <br /> '''Назва Bluetooth''' (&quot;синій зуб&quot;) походить від прізвища середньовічного короля Данії Гаральда I Синєзубого (норв. Harald Blåtann). Гаральд вмів посадити за стіл переговорів ворогуючі партії, домовляючись з кожною партією окремо, тому назва Bluetooth стала відповідним ім'ям для технології, що дозволяє різним пристроям спілкуватися один з одним. Використовуючи перші літери імені короля (руни B та H) у комбінації, створено й логотип технології.<br /> <br /> На відміну від технології інфрачервоного зв'язку IrDA (Infrared Direct Access), що працює за принципом &quot;точка-точка&quot; в зоні прямої видимості, технологія Bluetooth розроблялася для роботи як за принципом &quot;точка-точка&quot;, так і в якості багатоточкового радіоканалу, керованого багаторівневим протоколом , схожим на протокол мобільного зв'язку GSM. Bluetooth стала конкурентом таких технологій, як IEEE 802.11, HomeRF і IrDA, хоча остання і не призначена для побудови локальних мереж, але є найпоширенішою технологією бездротового з'єднання комп'ютерів і периферійних пристроїв. <br /> <br /> ''Основне призначення Bluetooth'' - забезпечення економного (з точки зору споживаного струму) і дешевого радіозв'язку між різноманітними типами електронних пристроїв. Причому, велике значення приділяється компактності електронних компонентів, що дає можливість застосовувати Bluetooth у малогабаритних пристроях розміром з наручний годинник. Bluetooth забезпечує обмін інформацією між такими пристроями як кишенькові і звичайні персональні комп'ютери, мобільні телефони, ноутбуки, принтери, цифрові фотоапарати, мишки, клавіатури, джойстики, навушники, гарнітури на надійній та недорогій радіочастоті для ближнього зв'язку. Bluetooth дозволяє цим пристроям обмінюватись інформацією, коли вони знаходяться в радіусі від 10 до 100 метрів один від одного, навіть в різних приміщеннях. Дальність дуже сильно залежить від механічних та радіо перешкод.<br /> <br /> Технологія Bluetooth спеціально розроблена для забезпечення дешевою, стійкої, ефективної, високоємного зв'язку, для роботи з голосом і передачі даних, з наступними '''характеристиками:'''&lt;br/&gt;<br /> <br /> :1.Швидкість передачі / прийому 1 Мбіт / с, при використанні каналу з максимально можливою шириною смуги.&lt;br/&gt;<br /> :2.Швидкі перемикання частоти, щоб уникнути інтерференції.&lt;br/&gt;<br /> :3.Адаптивна вихідна потужність для мінімізації перешкод.&lt;br/&gt;<br /> :4.Короткі пакети даних для мінімізації потужності під час перешкод.&lt;br/&gt;<br /> :5.Швидке впізнання (підтвердження).&lt;br/&gt;<br /> :6.CVSD (Continuous Variable Slope Delta Modulation) голосове кодування, яке дає можливість роботи з високими частотами помилок по :бітам.&lt;br/&gt;<br /> :7.Гнучкі типи пакетів, які підтримують широкий спектр додатків.&lt;br/&gt;<br /> :8.Ненапружений &quot;бюджет зв'язку&quot;, що підтримує недорогу інтеграцію окремих елементарних сигналів.&lt;br/&gt;<br /> :9.Інтерфейс передачі / прийому, спеціально пристосований для мінімізації енергоспоживання.&lt;br/&gt;&lt;br/&gt;<br /> <br /> Ці властивості дають технології Bluetooth можливість забезпечувати надзвичайно гнучкий зв'язок з високими швидкостями передачі даних навіть за наявності серйозних перешкод. При завідомо хорошому прийомі в сприятливих умовах передачі сигналу, в міру посилення перешкод, падіння якості переданого сигналу буде залишатися мінімальним і поступовим, що дає можливість збереження стабільного зв'язку.<br /> <br /> Bluetooth має RF (Radio Frequency) специфікації для передачі голосу і даних на короткі відстані, &quot;точка-мультиточка&quot;.&lt;br/&gt;&lt;br/&gt;<br /> <br /> Радіус роботи пристроїв BT2 не перевищує 15 метрів, для BT1 до 100 м (клас А). Ці числа декларуються стандартом для прямої видимості, в реальності не варто чекати роботу на відстані більше 10-20 метрів. Такого дальнодії недостатньо для ефективного застосування атак на практиці. Тому, ще до детального опрацьовування алгоритмів атаки, на Defcon-2004 публіці була представлена антена-гвинтівка BlueSniper, розроблена Джонном Херінгтоном (John Herington). Пристрій підключається до портативного пристрою ноутбуку/КПК і має достатню спрямованість і потужність (ефективна робота до 1,5 км.)<br /> <br /> = Принцип дії Bluetooth =<br /> <br /> Радіозв'язок Bluetooth здійснюється в '''ISM''' діапазоні (англ. Industry, Science and Medicine - смуга промислового, наукового та медичного застосування), який використовується в різних побутових приладах і безпровідних мережах (вільний від ліцензування діапазон 2,4-2,4835 Ггц). Спектр сигналу формується по методу FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum псевдовипадкова перебудова робочої частоти). Метод FHSS простий в реалізації, забезпечує стійкість до широкосмугових перешкод, а устаткування коштує недорого.<br /> <br /> Згідно '''алгоритму FHSS''', в Bluetooth частота сигналу, що несе, стрибкоподібно міняється 1600 разів в секунду (всього виділяється 79 робочих частот шириною в 1 Мгц, а в Японії, Франції і Іспанії смуга вже 23 частотних каналу). Послідовність перемикання між частотами для кожного з'єднання є псевдовипадковою і відома тільки передавачу і приймачу, які кожні 625 мкс (один часовий слот) синхронно перебудовуються з однієї частоти, що несе, на іншу. Таким чином, якщо поряд працюють декілька пар приймач-передавач, то вони не заважають один одному. Цей алгоритм є також складовою частиною системи захисту конфіденційності передаваної інформації: перехід відбувається по псевдовипадковому алгоритму і визначається окремо для кожного з'єднання. При передачі цифрових даних і аудіосигналу (64 Кбіт/с в обох напрямах) використовуються різні схеми кодування: аудио-сигнал не повторюється (як правило), а цифрові дані у разі втрати пакету інформації будуть передані повторно. Без перешкодостійкого кодування це забезпечує передачу даних зі швидкостями 723,2 Кбіт/с із зворотним каналом 57,6 Кбіт/с, або 433,9 Кбіт/c в обох напрямах.<br /> <br /> Для '''повнодуплексної''' передачі використовується '''дуплексний''' режим з тимчасовим розділенням (TDD). Підтримується ''ізохронна'' і ''асинхронна'' передача даних і забезпечується проста інтеграція з TCP / IP. Енергоспоживання пристроїв Bluetooth має бути в межах 0.1 Вт. Кожен пристрій має унікальну 48-бітову мережеву адресу, сумісний з форматом стандарту локальних мереж IEEE 802.<br /> <br /> = Специфікації Bluetooth =<br /> <br /> == Bluetooth 1.0 ==<br /> <br /> Пристрої версій 1.0 (1998) і 1.0B мали погану сумісність між продуктами різних виробників. У 1.0 і 1.0B була обов'язковою передача адреси пристрою (BD_ADDR) на етапі встановлення зв'язку, що робило неможливою реалізацію анонімності з'єднання на протокольному рівні і було основним недоліком даної специфікації.<br /> <br /> == Bluetooth 1.1 ==<br /> <br /> У Bluetooth 1.1 було виправлено безліч помилок, знайдених в 1.0B, ''додана підтримка для нешифрованих каналів, індикація рівня потужності сигналу'', що приймається (RSSI).<br /> <br /> == Bluetooth 1.2 ==<br /> <br /> У версії 1.2 була додана ''технологія адаптивної перебудови робочої частоти'' (AFH), що поліпшило опір до електромагнітної інтерференції (перешкодам) шляхом використання рознесених частот в послідовності перебудови. Також збільшилася швидкість передачі і додалася ''технологія'' '''eSCO''', яка покращувала якість передачі голосу шляхом повторення пошкоджених пакетів. У HCI додалася підтримка трьохпроводного інтерфейсу UART.<br /> <br /> == Bluetooth 2.0 ==<br /> <br /> Bluetooth версії 2.0 (2004) ''повністю сумісний з версіями 1.x''. Основним ''нововведенням'' стала ''підтримка'' '''EDR''' (Enhanced Data Rate), що дозволило підвищити швидкість передачі 2,1 Мбіт/с.<br /> <br /> == Bluetooth 2.1 ==<br /> <br /> У Bluetooth версії 2.1 (2007) додана ''технологія розширеного запиту характеристик пристрою'' (для додаткової фільтрації списку при спряжуванні), ''енергозберігаюча технологія'' (Sniff Subrating), яка дозволяє збільшити тривалість роботи пристрою від одного заряду акумулятора в 3-10 разів. Крім того оновлена специфікація істотно спрощує і прискорює встановлення зв'язку між двома пристроями, дозволяє проводити оновлення ключа шифрування без розриву з'єднання, а також робить вказані з'єднання захищенішими, завдяки використанню технології Near Field Communication.<br /> <br /> == Bluetooth 3.0 ==<br /> <br /> Робоча група з розробки стандарту бездротової передачі даних Bluetooth, 21 квітня 2009 випускає специфікацію Bluetooth 3.0. Модулі з підтримкою нової специфікації поєднуватимуть в собі дві радіосистеми. Перша, з низьким енергоспоживанням, забезпечує передачу даних на звичайній для другої версії Bluetooth швидкості в три мегабіти в секунду. Інша, високошвидкісна і сумісна із ''стандартом 802.11'', забезпечує швидкості, порівнянні із швидкістю мереж '''Wi-Fi'''. Варто відзначити, що Bluetooth 3.0 використовує стандарт 802.11 без суфікса, тобто формально не сумісний з такими специфікаціями Wi-Fi, як 802.11b/g або 802.11n. 802.11 — загальніший стандарт. Використання тієї або іншої радіосистеми залежить від розміру передаваного файлу. Невеликі файли передаватимуться по повільному каналу, а великі — по високошвидкісному. Після закінчення передачі модуль повернеться в режим зниженого енергоспоживання. Крім того, в Bluetooth 3.0 з'явиться можливість під назвою ''&quot;розширений контроль живлення&quot;'' (Enhanced Power Control). Вона дозволяє уникнути розриву з'єднання, якщо пристрій поклали в сумку або в кишеню.<br /> <br /> == Bluetooth 4.0 ==<br /> <br /> В грудні 2009 консорціум Bluetooth SIG анонсував ''стандарт Bluetooth 4.0 для електронних датчиків''. Новий стандарт ''призначений для передачі коротких пакетів'' даних обсягом по 8-27 байт зі швидкістю 1 Мбіт/с. Для порівняння, Bluetooth 3.0, розробка якого була завершена в квітні 2008, дозволяє передавати дані зі швидкістю до 24 Мбіт/с, але і призначений він для іншої сфери застосування. <br /> <br /> '''Bluetooth 4.0 планується використовувати''' в мініатюрних сенсорах, що розміщуються на тілі пацієнтів, в спортивного взуття, тренажерах тощо. Сенсори на базі нового стандарту зможуть передавати різну інформацію з навколишнього світу — температуру, тиск, вологість, швидкість пересування і так далі - на різні пристрої контролю, включаючи мобільні телефони. За словами представників консорціуму, окремий стандарт був розроблений у зв'язку з тим, що Bluetooth 3.0 і більш ранні версії не в змозі забезпечити необхідний низький рівень енергоспоживання. <br /> <br /> Перший чіп з одночасною підтримкою Bluetooth 4.0 і 3.0 випустив ST-Ericsson.<br /> <br /> = Означення по темі технологія Bluetooth =<br /> <br /> • '''Піконет''' - &quot;пікомережа&quot;:<br /> набір пристроїв, з'єднаних через технологію Bluetooth спеціальним способом. Піконет починається з двох з'єднаних пристроїв, таких як портативний ПК і стільниковий телефон, і може розростатися до восьми з'єднаних пристроїв ось чому потрібний адресний простір обмежений 3 бітами). Всі пристрої Bluetooth є одноранговими пристроями і мають ідентичну реалізацію. Однак при установці піконет один пристрій буде діяти як майстер для цілей синхронізації, а інший (і) - як слейв (и) для підтримки піконет-з'єднання.<br /> <br /> • '''Scatternet''' - &quot;мережа розкиду&quot;: Дві або більше незалежних і несинхронізованих мережі піконет, взаємодіючих між собою. Як показано на, пристрій-слейв, так само, як і пристрій-майстер в одній мережі піконет можуть встановлювати таке з'єднання, стаючи слейвом в іншій мережі піконет.<br /> <br /> • '''Пристрій майстер:''' пристрій у піконет, в якому генерація синхронизирующих імпульсів і послідовність стрибків використовуються для синхронізації всіх інших пристроїв у піконет.<br /> <br /> • '''Пристрій слейв:''' всі пристрої в піконет, які не є майстром (до 7 активних пристроїв на кожен пристрій майстер).<br /> <br /> • '''MAC-адреса:''' 3-бітний Media Access Control адреса, що використовується для розрізнення пристроїв, включених у піконет.<br /> <br /> • '''Парковані пристрої:''' пристрою в піконет, які синхронізовані, але не мають MAC-адрес.<br /> <br /> • '''Sniff Mode''' і '''Hold Mode:''' пристрої, синхронізовані в піконет і мають тимчасово введені режими збереження енергії, в яких активність пристроїв знижена.<br /> <br /> • '''Ad-hoc network''' (спеціальна мережа) - просто мережа, в якій взаємодії встановлюються між комплексними станціями в даній області покриття без використання точки доступу або сервера.<br /> <br /> • '''Link Manager Protocol''' - повідомлення LMP використовуються для налаштування зв'язку, безпеки та управління.&lt;br/&gt;&lt;br/&gt;<br /> <br /> ::'''Користувацькі моделі'''<br /> <br /> Користувацькі моделі описують, яким чином можна використовувати пристрої Bluetooth. У кожній моделі існує один або більше відповідних профілів, які визначають рівні протоколів і функції, які повинні бути використані. ''Наведений нижче опис - не детальний, і ці відомості не можна вважати повними.'' <br /> <br /> :''Internet Bridge''<br /> <br /> Користувацька модель Internet Bridge описує, яким чином мобільний телефон або бездротовий модем забезпечує dial-up з'єднання персонального комп'ютера без необхідності фізичного з'єднання з ПК. Цей сценарій з'єднання вимагає використання мережі протоколів, що складається з двох частин - одна для команд AT, для управління процесом передачі необхідних даних з мобільного телефону та інших пристроїв.<br /> <br /> :''Three-in-One Phone''<br /> <br /> Користувацька модель Three-in-One Phone описує, яким чином телефонний апарат може приєднуватися до трьох різних провайдерів мобільних послуг. Телефон може працювати як при бездротовому телефонному з'єднанні з громадською комутованій телефонною мережею в домашніх умовах, що оплачується за фіксованою таксою оператора телефонного зв'язку. Цей сценарій включає здійснення дзвінків через голосову базову станцію і прямих дзвінків між двома терміналами через базову станцію. За іншим сценарієм телефон може приєднуватися безпосередньо до інших телефонів, працюючи як &quot;walkie-talkie&quot; або як деяке розширення телефону - для такого способу ніякої додаткової оплати не потрібно. Нарешті, модель Three-in-One Phone може працювати як стільниковий телефон, приєднуючись до стільникової інфраструктурі. Бездротовий сценарій і сценарій двостороннього зв'язку використовують одну і ту ж мережу протоколів.<br /> <br /> :''Ultimate Headset''<br /> <br /> Користувацька модель Ultimate Headset визначається як бездротова трубка, обладнана Bluetooth. Ця модель може працювати в умовах віддаленого вхідного і вихідного аудіо-інтерфейсу пристрою. Цим пристроєм може бути мобільний телефон або ПК для аудіо-входу або виходу. Як і у випадку користувальницької моделі Internet Bridge, дана модель вимагає набору протоколів, що складається з двох частин, одна для команд AT, щоб керувати передачею необхідних даних, наприклад мовлення, з мобільного телефону та іншого пристрою. Команди AT контролюють телефони стосовно, наприклад, до процесу відповіді і до переривання дзвінків.<br /> <br /> :''LAN Access''<br /> <br /> Користувацька модель LAN Access схожа на користувальницьку модель Internet Bridge. Різниця полягає в тому, що призначена для користувача модель LAN Access не використовує протоколи для команд AT. Дана користувача модель описує, яким чином термінали введення даних використовують місце доступу LAN в якості бездротового з'єднання з локальною мережею. При встановленні з'єднанням термінали введення даних працюють, як якщо б це вони були приєднані до LAN через з'єднання dial-up.<br /> <br /> :''File Transfer''<br /> <br /> Користувацька модель File Transfer пропонує можливість передачі даних з одного пристрою Bluetooth на інше. У даній користувальницької моделі підтримуються файли, цілі папки, директорії і різноформатні потоки даних. Дана модель також пропонує можливість перегляду вмісту папок на віддаленому пристрої. Більш того, в даній користувальницької моделі підтримуються операції обміну, наприклад, візитними картками з використанням формату vCard. Модель File Transfer базується на GOEP.<br /> <br /> :''Synchronisation''<br /> <br /> Користувацька модель Synchronisation забезпечує можливості для автоматичної синхронізації між, наприклад, настільним ПК, портативним ПК, мобільним телефоном та ноутбуком. Дана користувача модель дозволяє проводити передачу візитних карток, списку завдань, записів з щоденника і т.д., і працювати далі з цією інформацією за допомогою комп'ютера, стільникового телефону і КПК, використовуючи звичайні протоколи і формати.<br /> <br /> = Короткий огляд стека протоколу =<br /> <br /> &lt;center&gt;[[Файл:Schema2.JPG]]&lt;/center&gt;<br /> <br /> Малюнок 1. Стек протоколу технології Bluetooth<br /> <br /> На малюнку показано, що стек протоколу складається з рівня радіо в основі, яке формує фізичний інтерфейс з'єднання. Рівень протоколу зв'язку baseband і Link Manager Protocol (LMP) встановлюють і контролюють з'єднання між пристроями Bluetooth. Ці три рівні підстави здійснені в обладнанні / програмному забезпеченні. Рівень Host Controller потрібно, щоб з'єднати за допомогою інтерфейсу Bluetooth з верхнім протоколом-L2CAP (Logical Link Control і Adaptation Protocol). Провідний контролер потрібно тільки тоді, коли L2CAP постійно знаходиться в програмному забезпеченні в хості. Якщо L2CAP is також на модулі Bluetooth цей рівень не потрібно, тому що L2CAP може безпосередньо зв'язуватися з LMP і baseband. Програми постійно знаходяться вище L2CAP. Наступні підрозділи дають короткий опис кожного рівня.<br /> <br /> '''Рівень зв'язку'''<br /> <br /> Зв'язок працює у вільному ISM діапазоні смузі близько 2.4GHz і використовує поширення спектру. Цей діапазон простирається від 2400 до 2483.5 МГЦ в більшості країн, і цілий діапазон використовується для оптимізації поширення спектру. Однак для деяких країн з меншим ISM діапазоном також використовується нижня шкала. Для поширення спектру використовується техніка frequency hopping (FH). Оскільки в цьому діапазоні можуть існувати і здійснювати втручання багаторазові нескоординовані мережі, використовуються швидкі FH і короткі передачі даних, оскільки відсоток помилки може бути високим, особливо з-за сильного втручання від мікрохвильових печей, які працюють у цій частоті. CVSD-кодування адаптоване під голосові передачі, які можуть викликати високий відсоток помилок. Додатково, заголовки пакетів захищені спеціальною схемою корекції помилок для додання стійкості проти збоїв.<br /> <br /> Переходи по частоті фіксуються на 2402 k МГц, де k = 0,1 ,..., 78. омінальная частота переходу - 1600 стрибків в секунду.<br /> <br /> '''Baseband'''<br /> <br /> Baseband - рівень протоколу, контролюючий зв'язок. Baseband контролює послідовності перельоту частоти і дбає про кодування рівня для безпечних з'єднань. Можуть бути встановлені два типи з'єднань:<br /> <br /> :SCO: Синхронне орієнтоване з'єднання. Ці сполуки передбачаються для передачі синхронних даних типу голос.<br /> <br /> :ACL: Асинхронне з'єднання. Такі з'єднання можуть використовуватися для додатків передачі даних, які не вимагають синхронного зв'язку.<br /> <br /> Baseband забезпечує функціональні можливості, необхідні для пристроїв, щоб синхронізувати їх годинник і встановлювати з'єднання. Також забезпечуються процедури запиту для виявлення адреси пристроїв, що знаходяться поблизу. Виправлення помилки для пакетів забезпечується в залежності від типу пакета. Різні типи пакету визначені для деяких загальних додатків, які відрізняються за їх місткості даних і накладних витрат по виправленню помилки. П'ять різних типів каналу забезпечуються для інформації контролю, інформацією управління з'єднанням, синхронними і асинхронними даними. Визначено функції, необхідні для генерації клавіш кодування і клавіш з'єднання. Більш детальний опис деяких з операцій baseband, пов'язаних з встановленням з'єднання, є в розділі.<br /> <br /> '''Протокол Менеджера зв'язку'''<br /> <br /> Основні функції LMP можна класифікувати <br /> :1. Управління мережею [[Використовувані означення|Piconet]]<br /> :2. Конфігурація сполук<br /> :3. Функції безпеки<br /> <br /> <br /> Рiconet є групою пристроїв, пов'язаних із загальним каналом, який ідентифікований з його унікальною послідовністю &quot;перельоту&quot;.<br /> <br /> Фундаментальні &quot;будівельні блоки&quot; топографії Bluetooth - це пристрої майстер і слейв, де пристрій майстер в піконет забезпечує генерацію синхронизирующих імпульсів і послідовність стрибків для синхронізації всіх інших пристроїв у піконет. Один з пристроїв, зазвичай той, який першим здійснив підключення, називається &quot;master&quot;. До master `у може бути активно приєднано до семи пристроїв і набагато більше може бути підключено в стані&quot; parked &quot;(низького енергоспоживання). Пристрої в мережі piconet можуть з'єднуватися один з одним за допомогою SCO або ACL. Канал управляється master `ом, за допомогою Lin Manager в кожному пристрої. Будь-які два або більше пристроїв для з'єднання повинні встановити між собою мережу piconet. У той же час кожен пристрій може одночасно належати декількох мереж. (Мал.2). Майстер також нумерує канали зв'язку. Майстер визначає шаблон, на якому будуть працювати всі слейв-пристрої його мережі піконет, і синхронізує її роботу.<br /> <br /> Стандарт Bluetooth має з'єднання незалежних і навіть не синхронізованих між собою піконет (до 10) в мережу scatternet. Для цього кожна пара пікомережі повинна мати як мінімум однин загальний пристрій, який буде майстром в одній і слейвом в іншій. Таким чином, в межах окремої scatternet з інтерфейсом Bluetooth може бути одночасно пов'язано максимум 71 пристрій, проте ніхто не обмежує застосування пристроїв-гейтів, які використовують той же інтернет для більш далекого зв'язку.<br /> <br /> <br /> &lt;center&gt;[[Файл:Schema3.JPG]]&lt;/center&gt;<br /> <br /> Малюнок 2: [[Використовувані означення|Piconet]] і [[Використовувані означення|Scatternet]].&lt;br&gt;<br /> a) piconet між двома пристроями (або один майстер і один слейв)&lt;br&gt;<br /> b) piconet між кількома пристроями (мультислейв до 7 &quot;слейвів&quot; з одним майстром)&lt;br&gt;<br /> c) scatternet, комбінація мереж piconet (може з'єднувати до 10 піконет).&lt;br&gt;<br /> <br /> LMP забезпечує функціональність приєднаний / від'єднаних пристроїв &quot;slave&quot;, обмін функціями між пристроями master і slave та з'єднання ACL / SCO. LMP також обробляє пристрої в режимах низького енергоспоживання, hold, sniff і park, створених для збереження енергії, якщо пристрої не мають даних для передачі.<br /> <br /> Завдання конфігурації з'єднання включають в себе параметри установки з'єднання, якість сервісу і контроль потужності, якщо це підтримується пристроєм. LMP також забезпечує ідентифікацію пристроїв, які будуть з'єднані, і управління клавішами з'єднання.<br /> <br /> '''Логічний контроль зв'язку і Адаптаційний протокол'''<br /> <br /> Це протокол, з яким взаємодіє більшість додатків, якщо ведучий контролер не використовується. Основні функції L2CAP:<br /> <br /> '''Мультіорганізація'''<br /> Протокол повинен дозволяти декільком додаткам одночасно використовувати з'єднання між двома пристроями.<br /> <br /> '''Сегментація і Повторне об'єднання'''<br /> <br /> Протокол повинен зменшити розмір пакетів, забезпечених додатками до розміру пакетів, прийнятих рівнем baseband. Сам L2CAP приймає розміри пакету до 64Кб, але пакети baseband можуть приймати до 2745 bits. Для отриманих пакетів повинна бути виконана зворотна процедура об'єднання сегментованих пакетів в належному порядку.<br /> <br /> '''Якість обслуговування'''<br /> <br /> L2CAP дозволяє додаткам вимагати QoS на деяких параметрах, типу пікової пропускної здатності, часу очікування та зміни затримки.<br /> <br /> В основному, L2CAP забезпечує функції мережевого рівня до додатків і більш високим протоколів.<br /> <br /> '''Інтерфейс головного контролера'''<br /> <br /> Основна структура, що показує, як рівні головного контролера розташовані всередині стека протоколу, зображена на Мал.3.<br /> <br /> &lt;center&gt;[[Файл:Schema4.JPG]]&lt;/center&gt;<br /> <br /> Малюнок 3: Провідний контролер в стеку протоколу.<br /> <br /> Для більшості пристроїв модуль підтримки Bluetooth може бути додано в якості плати розширення, наприклад, для ПК або ноутбука апаратні засоби Bluetooth можуть бути додані як PCI-карта або USB-адаптер. Апаратні модулі звичайно здійснюють більш низькі радіо рівні, baseband і LMP. Тоді дані, які будуть надіслані LMP і baseband, йдуть з фізичної шині, наприклад, USB. Драйвер для цієї шини потрібно на хості, яким є PC, і на апаратній карті Bluetooth потрібно &quot;інтерфейс контролера хоста&quot;, щоб прийняти дані з фізичної шині. Таким чином, потрібні такі додаткові рівні:<br /> <br /> '''HCI драйвер'''<br /> <br /> Це драйвер для інтерфейсу головного контролера хоста, вище фізичної шини, форматує дані, які будуть прийняті контролером хоста на апаратних засобах Bluetooth.<br /> <br /> '''Інтерфейс головного контролера'''<br /> <br /> Розміщується на апаратних засобах Bluetooth і підтримує зв'язок поверх фізичної шини.<br /> <br /> '''Рівень програми'''<br /> <br /> До L2CAP можна звертатися безпосередньо додатками або через протоколи підтримки подібно RFCOMM, TCS і SDP, згаданим раніше. Додатки можуть використовувати інші протоколи типу TCP-IP або WAP. Додатки можуть самостійно запускати протоколи, наприклад, PPP (Протокол &quot;точка-точка&quot;), FTP (протокол передачі файлів) або інші певні протоколи, як буде потрібно додатком. Програма може використовувати SDP, для перевірки, які потрібні сервісні можливості пристроїв, доступних в зоні дії. Багато моделей використання були запропоновані виробниками. Деякі з них:<br /> <br /> :1. Три в одному: окрема телефонна трубка працює як селекторна зв'язок в офісі (ніякої плати за користування телефоном), Всякий раз можна використовувати будь-який з цих трьох режимів - як селекторний зв'язок, як PSTN і як мобільний телефон.&lt;br&gt;<br /> :2. &quot;Портфельна хитрість&quot;: RF-зв'язок не потребує прямої видимості між пристроями. Значить, мобільний телефон може під'єднатися до ноутбука навіть тоді, коли той перебуває в портфелі, і використовувати доступ до його можливостей, наприклад, до електронної пошти.&lt;br&gt;<br /> :3. Автоматичний Синхронізатор: забезпечення бездротового зв'язку між PDA користувача, портативної ЕОМ і мобільним дозволить додаткам автоматично оновлювати та синхронізувати органайзер та інші дані, якщо модифікації зроблені на одному пристрої.&lt;br&gt;<br /> :4. Бездротові навушники (гарнітури): Вони дозволяють доступ до мобільних пристроїв користувача і навіть до аудіо, в той час як пристрої знаходяться в кишені користувача. Таким чином, буде можлива операція hands-free.&lt;br&gt;<br /> :5. Автомобільні комплекти: пристрої hands-free дозволяють водіям користуватися телефоном без відриву від управління автомобілем.&lt;br&gt;<br /> <br /> Крім цього, було запропоновано велику різноманітність інших програм у домашньої автоматизації, обмін даними на нарадах без використання додаткового обладнання, керуючих пристроями через бездротове портативний пристрій при прогулянках, пропозиції системи захисту, мережеві доступи в громадських місцях, деякі з яких успішно демонструвалися на виставках або вже продаються.<br /> <br /> <br /> &lt;center&gt;[[Файл:Mal_1.jpg]]&lt;/center&gt;<br /> <br /> Малюнок 4. Огляд протоколів технології Bluetooth<br /> <br /> На малюнку представлений огляд протоколів, що використовуються і підтримуваних Bluetooth, і показано, яким чином вони взаємодіють між собою. Як завжди на такого роду схемах, протоколи зображені відповідно до їх приблизної ієрархії, причому &quot;вищі&quot; протоколи розташовані вгорі. У контексті обміну даними з цієї ієрархічності можна зробити 2 висновки: <br /> <br /> 1.Більш високі протоколи залежить від більш низьких в плані свого існування. Але більш низькі протоколи можуть працювати і без більш високих, або підтримувати інші протоколи на більш високих рівнях. <br /> <br /> 2.Більш високі протоколи зазвичай &quot;ближче&quot; користувачеві, оскільки вони забезпечують людино-орієнтовані сервіси. <br /> <br /> Ці протоколи можуть бути розділені на 4 категорії: <br /> <br /> 1. основні протоколи&lt;br&gt;<br /> 2. протокол заміни кабелю&lt;br&gt;<br /> 3. керуючий протокол телефонії&lt;br&gt;<br /> 4. отримані протоколи.&lt;br&gt;<br /> <br /> Техніка для комунікацій дальньої дії на основі Bluetooth Хоча технологія Bluetooth мається на увазі для комунікацій на близькі відстані, дистанцію взаємодії пристроїв, як уже згадувалося, можна розширити до 100 метрів. Беручи до уваги рівні стійкості до фонового шуму (при чутливості приймача -70 dBm), необхідна вихідна потужність від всеспрямованого передавача 100 mW. Ця передавальна потужність класифікується як &quot;Class 1&quot;, і специфікується в розділі &quot;Радіоспеціфікаціі&quot; у збірнику специфікацій Bluetooth, ver. 1.0, ref. 2. Ця специфікація означає, що передавач має ефективний регулятор для зменшення перешкод. <br /> <br /> &lt;center&gt;[[Файл:Mal_2.jpg]]&lt;/center&gt;<br /> <br /> Малюнок 5. Прийомопередавач Bluetooth<br /> <br /> Як можна бачити на малюнку, в RF-частини прийомопередавача Bluetooth є: <br /> <br /> 1.полоса пропускання, яка видаляє всі частоти поза діапазону в 1 Мгц, який використовується в цей момент як для передачі, так і для прийому&lt;br&gt;<br /> 2. Перемикач передачі-прийому, який з'єднує підсилювач потужності з антеною під час передачі, а також LNA з антеною під час прийому&lt;br&gt;<br /> 3.LNA, або Low-Noise Amplification - малошумне посилення.&lt;br&gt;<br /> <br /> Специфікація накладає деякі обмеження на роботу RF-частини. Джерело живлення повинно давати від 2.7 до 5 вольт, і повинно працювати при температурах від -20 до +60 C, а його ефективність повинна становити принаймні 30% при 140 мА. Вихідна потужність повинна також відключатися під час прийому. Один з продуктів, що відповідає цим вимогам, називається &quot;MAX2240&quot;. Два цифрових керуючих біта використовуються для установки VGA (Variable Gain Amplification) на 4 окремих рівня, результатом чого є 4 окремих рівня вихідної потужності.<br /> <br /> = Установка з'єднання в Bluetooth =<br /> <br /> Цей розділ описує основні процедури, які повинні бути виконані пристроями Bluetooth, щоб встановити між ними з'єднання. Розгляньте наступний сценарій: чоловік гуляє з готелю і хоче скористатися своєю електронною поштою за допомогою пристрою Bluetooth, яким може бути ноутбук або PDA. Що він мав би зробити? Він натиснув би на меню або піктограму поштової програми. Пристрій автоматично виконав б наступні кроки (крім кроку реєстрації, актуального в разі, якщо пристрій вперше використовується в цьому середовищі):<br /> <br /> :1. ''Запит:'' пристрій при вступі в нове середовище автоматично ініціалізувати б запит, щоб з'ясувати, які пристрої є доступними в межах його радіуса дії. Це приведе до наступного:&lt;br&gt;<br /> ::а) Всі доступні прилеглі пристрої дадуть відповідь.<br /> ::б) Пристрій вибирає одне з відповіли пристроїв.<br /> <br /> :2. ''Пейджинг'': пристрій викличе baseband-процедуру, звану пейджинг. У результаті відбувається синхронізація пристрою з пунктом доступу, серед інших необхідних ініціалізації.&lt;br&gt;<br /> :3. ''Встановлення з'єднання'': LMP встановить з'єднання з точкою доступу. Оскільки додаток в цьому випадку поштове (email), буде використовуватися ACL з'єднання.<br /> <br /> Далі будуть виконуватися нижченаведені дії по встановленню.<br /> <br /> :4. ''Сервіс'': LMP буде використовувати протокол SDP для встановлення, який сервіс є доступним, зокрема, поштовий сервіс, або потрібно звернеться до іншого хосту. Припустимо, що сервіс є доступним, інакше програма не може далі діяти. Інформація щодо інших сервісних послуг може бути також представлена користувачеві.&lt;br&gt;<br /> :5. ''Канал L2CAP'': На основі інформації, отриманої від SDP, пристрій створить канал L2CAP до пункту доступу. Він може використовуватися безпосередньо додатком або іншим протоколом, наприклад, RFCOMM.&lt;br&gt;<br /> :6. ''Канал RFCOMM'': В залежності від потреби поштового програми RFCOMM або інший канал (у випадку інших додатків) буде створено згідно з L2CAP каналу. Ця можливість дозволяє використовувати додатки, розроблені для послідовних портів, щоб працювати без модифікації по Bluetooth-платформ.&lt;br&gt;<br /> :7. ''Безпека'': Якщо пункт доступу обмежує доступ понад певної кількості користувачів або пропонує безпечне з'єднання режиму людям, які зареєструвалися раніше, тоді пункт доступу пошле запит безпеки при встановленні з'єднання. Користувач повинен знати правильний PIN-код для доступу до сервісу. Зверніть увагу, що PIN-код не передається по бездротовому каналу, використовується інший код, що згенерував з нього, тому PIN-код досить складно підібрати. При використанні безпечного режиму буде вироблено кодування передачі.&lt;br&gt;<br /> :8. ''PPP'': Оскільки PPP-з'єднання використовується з послідовного модему як при dial-up, те ж саме додаток зможе тепер запустити PPP через RFCOMM (через емульованого послідовний порт). Ця з'єднання дозволить користувачеві отримати доступ до його поштової скриньки тощо.&lt;br&gt;<br /> :9. ''Мережеві протоколи'': Мережеві протоколи типу TCP / IP, IPX, Appletalk можуть одержувати і передавати дані по каналу без труднощів.<br /> <br /> В описаних вище процедурах для користувача взаємодія потрібна тільки при використанні логіна для входу в систему для електронної пошти і для додаткового захисту, яка буде здійснена. Решта кроки автоматичні. Вищезазначені процедури описані докладно, щоб продемонструвати процес встановлення підключення. Пояснення вищезазначених процедур потребує короткого опису пристрою годин на Bluetooth.<br /> <br /> '''Годинник''': Кожен Bluetooth модуль має вбудовану систему часу, яка визначає час і частотні передачі. Годинники Bluetooth є вільно йдуть часасмі, які ніколи не коригуються і ніколи не вимикаються. Для синхронізації з іншими модулями використовуються тільки зміщення (величина, на яку відрізняється час в інших модулях в порівнянні з &quot;рідними&quot; годинником), накладене на &quot;рідні&quot; годинник, - тимчасові годинник Bluetooth, які взаємно синхронізовані. Годинники Bluetooth не мають ніякого відношення до часу доби. Годинники Bluetooth дуже важливі для трансівера Bluetooth через синхронізації безлічі важливих подій, без яких неможлива зв'язок. Одиниця часу - принаймні половина TX або RX довжини слота, або 312.5 мікросекунд. Годинники мають денний цикл. Якщо годинник обладнані лічильником, 28-бітний лічильник вимагає обороти близько 228 1. LSB відраховує кванти по 312.5 мікросекунд, задаючи тактову частоту 3.2 КГц.<br /> <br /> Синхронізація і частота на каналі piconet визначені Bluetooth-годинами &quot;майстра&quot;. Коли мережа piconet сформувалася, відлік годин &quot;майстри&quot; передається на підпорядковані пристрої. Вони зберігають необхідне значення зміщення, яке потрібно використовувати при з'єднанні з даними &quot;майстром&quot; і використовуються для синхронізації каналу. Оскільки власні тимчасові координати (години) не змінюються, то можливо використовувати різні зміщення для реєстрації в різних мережах piconet.<br /> <br /> Мінімальна необхідна точність годин -/-20 ppm в активному режимі, і/-250ppm в режимі малої активності, наприклад, Hold, Sniff, Standby і Park.<br /> <br /> :'''Запит та пейджинг'''<br /> <br /> Це початкові кроки в процесі встановлення з'єднання.<br /> <br /> Пристрій знаходиться в режимі Standby за замовчуванням. У цьому стані йдуть тільки рідні годинник і споживана потужність дуже низька. Можна вийти з цього режиму і увійти в режими [[Запит (Inquiry)]], [[Перегляд / сканування запиту (Inquiry Scan)]], [[Відповідь на запит (Inquiry Response)]], [[Пейджинг (Page)]] або [[Перегляд / сканування пейджинга (Page Scan)]], [[Відповідь пейджинга]].<br /> <br /> <br /> :'''Встановлення зв'язку'''<br /> <br /> Як тільки пристрій буде перебувати в стані зв'язку, LMP може починати встановлювати з'єднання. З'єднання L2CAP базуються на концепції каналів, які визначаються ідентифікаторами каналу, аналогічними сокетами в TCP / IP. Канал, відмінний від каналу piconet, ідентифікується адресою пристрою, з яким створено двосторонню з'єднання, і ідентифікатором каналу. Основні кроки в установці з'єднання в підсумку виглядають так:<br /> <br /> :1. Пакети POLL і відповідь використовуються для передачі інформації конфігурації без взаємодії хоста.&lt;br&gt;<br /> :2. Відправляється пакет LMP_host_connect_request.&lt;br&gt;<br /> :3. Віддалене пристрій відповідає LMP_NOT_ACCEPTED, якщо додаток, запитувана першим пристроєм, не хоче або не може відповісти. Інакше надсилається відповідь LMP_ACCEPTED.&lt;br&gt;<br /> :4. Відповідає пристрій може запитати про відключення ролі, якщо це буде потрібно з деяких причин. Перший пристрій відповідає відповідним пакетом для прийняття або не прийняття запиту.<br /> <br /> З'єднання встановлено на рівні Link Manager.<br /> <br /> Додаток може не бути поінформоване про те, які послуги є доступними, і буде використовувати SDP, щоб це виявити.<br /> <br /> :'''SDP'''<br /> <br /> Зміни середовища Bluetooth відбуваються часто, отже, доступні послуги повинні бути виявлені в полі зору. SDP забезпечує кошти програми для виявлення, які сервіси є доступними, і їх характеристики, як описано в основних специфікаціях.<br /> Пристрій Bluetooth, послуги якого повинні бути виявлені, запускає SDP сервер. Для виявлення послуг інших пристроїв запускає SDP клієнта. Один клієнт може запущено для кожної програми, але один пристрій може запустити тільки один сервер SDP. Сервер SDP обслуговує сервісну запис кожної служби, що дозволяє пристрою виявлятися. Клієнт надсилає запит на сервер. Запит може бути пошуком специфічного класу сервісних послуг або переглядом всіх класів доступних сервісів. Сервер дає відповідний відповідь. Якщо пристрій сервера має тільки декілька сервісів, вони не можуть бути розділені на класи та сервісні опису не відправляються пристрою. В іншому варіанті опису класу відправляються і клієнт може продовжувати вивчати деталі в межах класу. SDP тільки дозволяє сервісів бути виявленими. Доступ повинен бути через інші протоколи, засновані на L2CAP. L2CAP з'єднання Інформація, отримана через LMP з'єднання і через SDP, буде використовуватися L2CAP, щоб встановити канал для програми. L2CAP встановлює лише зв'язку ACL з'єднання.<br /> З'єднання L2CAP базуються на концепції каналів, які визначаються ідентифікаторами каналу, аналогічними роз'ємів в IP TCP. Канал, відмінний від каналу piconet, ідентифікується адресою пристрою, до якого створено з'єднання, і ідентифікатором каналу. Кожен канал приймається до заповнення дуплексу, з QoS специфікацією в кожному напрямку. Канал може бути двухточечной або багатоточковий. L2CAP встановлює з'єднання, коли на нього додатком виражений запит і з'єднання на потрібний пристрій ще не було встановлено. Запити від нижніх рівнів щодо з'єднань, необхідних програмами на віддалених пристроях, також обробляються L2CAP відповідно до залученим додатком.<br /> <br /> SCO з'єднання не проходять по L2CAP, але посилають їх дані безпосередньо Baseband. L2CAP встановлює окремий сигнальний канал для запиту з'єднання, конфігурації, роз'єднання і пр. (для випробування). L2CAP-пакети не забезпечують CRC або інші перевірки помилок, покладаючись на смугу baseband для захисту даних і впорядкованої доставки.<br /> <br /> Взаємодія цього протоколу з верхніми і нижніми рівнями розглядається в подіях і діях. Події - всі повідомлення, отримані L2CAP від більш низьких або більш високих рівнів, у той час як дії - відповіді, зроблені для них. Нижнім рівнем може бути LMP або HCI, в той час як більш високим рівнем може бути будь-який додаток. Типова послідовність подій і дій для встановлення з'єднання може бути наступна:<br /> <br /> :1. Подія і Дія 0: Подія - це запит з'єднання від більш високого рівня. Дія полягає в тому, що пристрій L2CAP посилає пакет запиту віддаленого L2CAP. Цей пакет на віддалене пристрій доставляє baseband.&lt;br&gt;<br /> :2. Подія і Дія 1: Віддалений L2CAP отримує цей пакет і відповідає з пакетом у відповідь підключення. Перед виконанням L2CAP контактує з віднесеним додатком, щоб перевірити, чи буде потрібний запит фактично оброблено тим додатком.&lt;br&gt;<br /> :3. Подія і Дія 2: Прийом у відповідь пакету - подія для локального пристрою L2CAP. Взаємодія запрошувати про параметри конфігурації: максимальний модуль payload і межі часу очікування.&lt;br&gt;<br /> :4. Подія і Дія 3: Запит конфігурації - подія для віддаленого L2CAP. Його дія - відповідь конфігурації. Також, можна посилати його власної конфігурації запит про додаткові параметри.&lt;br&gt;<br /> :5. Подія і Дія 4: Вищезгаданий пакет - подія для місцевого пристрою. Воно відповідає з відповіддю конфігурації.<br /> <br /> Ініціатором в місцевому пристрої виступає L2CAP, адресатом - L2CAP в пункті доступу або іншому пристрої Bluetooth, з яким входить у контакт. Зверніть увагу, що за вказаним на стрілках, що вказують до ініціатора або адресату - події для L2CAP, в той час як стрілки, що вказують за межі - дії. Назви, що починаються з L2CAP, є з'єднаннями між двома L2CAP на різних пристроях. Вертикальні рядки LP - Менеджери Зв'язки в цих двох пристроях. Назви, що починаються з WA, представляють собою з'єднання з додатком більш високого рівня, для якого встановлюється канал.<br /> <br /> Стану OPEN відзначають інтервал з'єднання додатків. Останні кроки у вищезгаданій таблиці відносяться до роз'єднання. Тепер можуть бути передані дані програми або можуть бути виконані [[процедури захисту]].<br /> <br /> :'''Зв'язок додатків'''<br /> <br /> Прикладні дані будуть тепер передані через з'єднання, оскільки всі визначені процедури встановлення з'єднання Bluetooth були виконані. Додатка необхідно запустити протокол більш високого рівня L2CAP. Bluetooth було визначено три використовуваних протоколу. Це:<br /> :'''RFCOMM'''&lt;br&gt;<br /> Це емуляція послідовного порту через бездротове з'єднання.&lt;br&gt;<br /> :'''SDP'''&lt;br&gt;<br /> Це Service Discovery Protocol, який допомагає пристроям виявити доступні послуги поблизу.&lt;br&gt;<br /> :'''TCS'''&lt;br&gt;<br /> Це Telephony Control Protocol Specification, описує управління запитом і передачу сигналів голосових каналів через Bluetooth. Всі користувальницькі додатки і інші існуючі механізми доступу до мережі, наприклад, IP TCP, PPP, IrDA OBEX, WAP і HomeRF можуть бути здійснені за рівнем L2CAP або вищезазначеним трьом протоколами, якщо додаток вибере використання їхніх послуг.<br /> <br /> Додаток в результаті повідомить, що більше не потрібно підключення, якщо воно не було зафіксовано протягом часу запуску програми. LMP посилає пакет LMP_detach пакет на віддалене пристрій, на який не потрібно відповідь. Відбувається роз'єднання.<br /> <br /> = Профілі Bluetooth =<br /> <br /> • Advanced Audio Distribution Profile (A2DP)<br /> <br /> A2DP розроблений для передачі двоканального стерео аудіопотоку, наприклад музики, до безпровідної гарнітури або будь-якого іншого пристрою. Профіль повністю підтримує низькокомпресуючий кодек Sub_Band_Codec (SBC) і опційно підтримує MPEG-1,2 аудіо, MPEG-2,4 ААС і ATRAC, здатний підтримувати кодеки визначені виробником.<br /> <br /> • Audio / Video Remote Control Profile (AVRCP)<br /> <br /> Цей профіль розроблений для управління стандартними функціями телевізорів, Hi-Fi устаткування і інше. Тобто дозволяє створювати пристрою з функціями дистанційного керування. Може використовуватися в сумісності з профілями A2DP або VDPT.<br /> <br /> • Basic Imaging Profile (BIP) <br /> <br /> Профіль розроблений для пересилки зображень між пристроями і включає можливість зміни розміру зображення і конвертацію в підтримуваний формат приймаючого пристрою.<br /> <br /> • Basic Printing Profile (BPP) <br /> <br /> Профіль дозволяє пересилати текст, e-mails, vCard і інші елементи на принтер. Профіль не вимагає від принтера специфічних драйверів, що вигідно відрізняє його від HCRP.<br /> <br /> • Common ISDN Access Profile (CIP) <br /> <br /> Профіль для доступу пристроїв до ISDN.<br /> <br /> • Cordless Telephony Profile (CTP) <br /> <br /> Профіль безпровідної телефонії.<br /> <br /> • Device ID Profile (DID) <br /> <br /> Профіль дозволяє ідентифікувати клас пристрою, виробника, версію продукту.<br /> <br /> • Dial-up Networking Profile (DUN) <br /> <br /> Протокол надає стандартний доступ до інтернету або іншого телефонного сервісу через Bluetooth. Базується на SPP, включає PPP і AT команди визначені в специфікації ETSI.<br /> <br /> • Fax Profile (FAX) <br /> <br /> Профіль надає інтерфейс між мобільним або стаціонарним телефоном і ПК на якому встановлено програмне забезпечення для факсів. Підтримує ITU T.31 і ITU T.32 набір AT ко-манд. Голосовий дзвінок або передача даних профілем не підтримується.<br /> <br /> • File Transfer Profile (FTP_profile) <br /> <br /> Профіль забезпечує доступ до файлової системи пристрою. Включає стандартний набір команд FTP, що дозволяє отримувати список директорій, зміни директорій, отримувати, передавати і видаляти файли. В якості транспорту використовується OBEX, базується на GOEP.<br /> <br /> • General Audio / Video Distribution Profile (GAVDP) <br /> <br /> Профіль є базою для A2DP і VDP.<br /> <br /> • Generic Access Profile (GAP) <br /> <br /> Профіль є базою для решти всіх профілів.<br /> <br /> • Generic Object Exchange Profile (GOEP) <br /> <br /> Профіль є базою для інших профілів передачі даних, базується на OBEX.<br /> <br /> • Hard Copy Cable Replacement Profile (HCRP) <br /> <br /> Профіль надає просту альтернативу кабельного з'єднання між пристроєм і принтером. Мінус профілю в тому, що для принтера необхідні специфічні драйвера, що робить профіль не універсальним.<br /> <br /> • Hands-Free Profile (HFP) <br /> <br /> Профіль використовується для з'єднання безпровідної гарнітури і телефону, передає монозвук в одному каналі.<br /> <br /> • Human Interface Device Profile (HID) <br /> <br /> Забезпечує підтримку пристроїв з HID (Human Interface Device), таких як мишки, джойстики, клавіатури та інші. Використовує повільний канал, працює на зниженій потужності.<br /> <br /> • Headset Profile (HSP) <br /> <br /> Профіль використовується для з'єднання безпровідної гарнітури і телефону. Підтримує мінімальний набір AT команд специфікації GSM для забезпечення можливості здійснювати дзвінки, відповідати на дзвінки, завершувати дзвінок, настроювати гучність.<br /> Підтримка гарнітурою профілю Headset (&quot;навушники&quot;). Профіль - набір функцій або можливостей, доступних для певного пристрою Bluetooth. Для спільної роботи Bluetooth-пристроїв необхідно, щоб всі вони підтримували загальний профіль. Через профіль Headset, за наявності Bluetooth 1.2 і вище, а також при його підтримці головним пристроєм, можна виводити на гарнітуру весь звуковий супровід роботи телефону. Наприклад, прослуховувати на гарнітурі всі сигнали підтвердження операцій, mp3-музыку з плеєра, мелодії дзвінка, звуковий ряд відеороликів. Також з підтримкою даного профілю з'являється можливість міняти гучність, здійснювати дзвінки, а також відповідати або відхиляти їх безпосередньо з гарнітури. Гарнітури, що підтримують такий профіль мають можливість передачі стереозвуку, на відміну від моделей, які підтримують тільки профіль Hands-Free.<br /> <br /> • Intercom Profile (ICP) <br /> <br /> Забезпечує голосові дзвінки між Bluetooth-сумісними пристроями.<br /> <br /> • LAN Access Profile (LAP) <br /> <br /> LAN Access profile забезпечує можливість доступу Bluetooth-пристроям до обчислювальних мереж LAN, WAN або Internet за допомогою іншого Bluetooth-пристроя, який має фізичне підключення до цих мереж. Bluetooth-пристрій використовує PPP поверх RFCOMM для установки з'єднання. LAP також допускає створення ad-hoc Bluetooth-сетей.<br /> <br /> • Object Push Profile (OPP) <br /> <br /> Базовий профіль для пересилки «об'єктів», таких як зображення, віртуальні візитні картки і ін. Передачу даних ініціює відправляючий пристрій (клієнт), а не приймальний (сервер).<br /> <br /> • Personal Area Networking Profile (PAN) <br /> <br /> Профіль дозволяє використовувати протокол Bluetooth Network Encapsulation як транспорт через Bluetooth-соединение.<br /> <br /> • Phone Book Access Profile (PBAP) <br /> <br /> Профіль дозволяє обмінюватися записами телефонних книг між пристроями.<br /> <br /> • Serial Port Profile (SPP) <br /> <br /> Профіль базується на специфікації ETSI TS07.10 і використовує протокол RFCOMM. Профіль емулює послідовний порт, надаючи можливість заміни стандартного RS-232 безпровідним з'єднанням. Є базовим для профілів DUN, FAX, HSP і AVRCP.<br /> <br /> • Service Discovery Application Profile (SDAP) <br /> <br /> Профіль використовується для надання інформації про профілі, які використовує пристрій-сервер.<br /> <br /> • SIM Access Profile (SAP, SIM) <br /> <br /> Профіль дозволяє дістати доступ до SIM-карти телефону, що дозволяє використовувати одну SIM-карту для декількох пристроях.<br /> <br /> • Synchronisation Profile (SYNCH) <br /> <br /> Профіль дозволяє синхронізувати особисті дані (PIM). Профіль запозичений із специфікації інфрачервоного зв'язку і адаптований групою Bluetooth SIG.<br /> <br /> • Video Distribution Profile (VDP) <br /> <br /> Профіль дозволяє передавати потокове відео. Підтримує H.263, стандарти MPEG-4 Visual Simple Profile, H.263 profiles 3, profile 8 підтримуються опціонально і не містяться в специфікації.<br /> <br /> • Wireless Application Protocol Bearer (WAPB) <br /> <br /> Протокол для організації P-to-P (Point-to-Point) з'єднання через Bluetooth.<br /> <br /> = Безпека Bluetooth =<br /> <br /> У червні 2006 року Авіша Вул (Avishai Wool) і Янів Шакед (Yaniv Shaked) опублікували статтю, що містить докладний опис атаки на bluetooth-пристрої. Матеріал містив опис як активної, так і пасивної атаки, що дозволяє дістати PIN код пристрою і надалі здійснити з'єднання з даним пристроєм. Пасивна атака дозволяє відповідно екіпірованому зловмисникові «підслуховувати» (sniffing) процес ініціалізації з'єднання і надалі використовувати отримані в результаті прослушки і аналізу дані для встановлення з'єднання (spoofing). Однозначно, для проведення даної атаки зловмисникові потрібно знаходиться в безпосередній близькості і безпосередньо у момент встановлення зв'язку. Це не завжди можливо. Тому з’явилася ідея активної атаки. Була виявлена можливість відправки особливого повідомлення в певний момент, що дозволяє почати процес ініціалізації з пристроєм зловмисника. Обидві процедури злому достатньо складні і включають декілька етапів, основний з яких збір пакетів даних і їх аналіз. Самі атаки засновані на вразливості в механізмі аутентифікації і створення ключа-шифру між двома пристроями. І тому перед викладом механізму атак розглянемо механізм ініціалізації bluetooth-з’єднання.<br /> <br /> == Вразливості і атаки Bluetooth ==<br /> <br /> === Базова pairing атака (атака на сполучення) ===<br /> <br /> Проаналізуємо дані, обмін якими йде впродовж процесу сполучення:<br /> <br /> [[Файл: Данні.jpg]]<br /> <br /> Представимо ситуацію: зловмисникові вдалося прослуховувати ефір і під час процедури сполучення, він перехопив і зберіг всі повідомлення. Далі знайти PIN можна використовуючи перебір.<br /> <br /> Перш за все необхідно скласти сам алгоритм перебору. Ми маємо в своєму розпорядженні перехоплені величини IN_RAND (він нешифрований) і BD_ADDR (нагадаємо, що адреси пристроїв видно в ефірі) і запускаємо алгоритм E22. Йому передаємо вищеперелічені дані і наш передбачуваний PIN. В результаті ми набудемо передбачуваного значення Kinit. Виглядає воно зразково так:<br /> <br /> Kinit = E22[IN_RAND, BD_ADDR(B), PIN'] де PIN' передбачуваний нами PIN-код<br /> <br /> Далі, повідомлення 2 і 3 піддаються XOR з тільки що отриманим Kinit. Отже, наступним кроком ми отримаємо LK_RAND(A) і LK_RAND(B) в чистому вигляді. Тепер ми можемо вирахувати передбачуване значення Kab, для чого проробляємо наступну операцію:<br /> <br /> LK_K(A)= E21[BD_ADDR(A), LK_RAND(A)] де LK_K(A|B) це проміжні величини<br /> <br /> LK_K(B)= E21[BD_ADDR(B), LK_RAND(B)]<br /> <br /> Kab = LK_K(A) XOR LK_K(B)<br /> <br /> Перевіримо PIN. Візьмемо отриманий Kab і перехоплений AU_RAND(A) і обчислимо SRES(A).<br /> <br /> Після порівнюємо отриманий результат з SRES(A)', номер, що зберігається в повідомлен-ні, 5:<br /> <br /> SRES(A)= E1[AU_RAND(A), Kab, BD_ADDR(B)]<br /> <br /> Якщо SRES(A)== SRES(A)' PIN успішно вгаданий. Інакше повторюємо послідовність дій спочатку з новою величиной PIN'.<br /> <br /> Першим, хто відмітив цю уразливість, був англієць Оллі Вайтхауз (Ollie Whitehouse) в квітні 2004 року. Він першим запропонував перехопити повідомлення під час сполучення і спробувати обчислити PIN методом перебору, використовуючи отриману інформацію. Проте, метод має один істотний недолік: атаку можливо провести тільки у випадку, якщо вдалося підслуховувати всі аутентифікаційні дані. Іншими словами, якщо зловмисник знаходився поза ефіром під час початку сполучення або ж упустив якусь величину, то він не має можливості продовжити атаку.<br /> <br /> === Re-pairing атака (атака на пересполучений) ===<br /> <br /> Вулу і Шакеду вдалося знайти вирішення труднощів, пов'язаних з атакою Вайтхауза. Був розроблений другий тип атаки. Якщо процес сполучення вже початий і дані упущені, ми не зможемо закінчити атаку. Але був знайдений вихід. Потрібно змусити пристрої спочатку ініціювати процес сполучення (звідси і назва). Дана атака дозволяє у будь-який момент почати вищеописану pairing атаку.<br /> <br /> Розглянемо наступну ситуацію. Допустимо, що пристрої вже встигли зв'язатися, зберегли ключ Kab і приступили до Mutual authentication. Від нас потрібно змусити пристрої наново почати pairing. Всього було запропоновано три методи атаки на переспряження, причому всі з них залежно від якості реалізації bluetooth-ядра конкретного пристрою. Нижче приведені методи в порядку убування ефективності:<br /> <br /> 1) За pairing слідує фаза аутентифікації. Master-пристрій посилає AU_RAND і чекає у відповідь SRES. У стандарті декларує можливість втрати ключа зв'язку. У такому разі slave посилає «LMP_not_accepted», повідомляючи master про втрату ключа. Тому основна мета зловмисника відстежити момент відправки AU_RAND master-пристрієм і у відповідь упровадити пакет LMP_not_accepted, що містить. Реакцією master буде реинициализация процесу pairing. Причому це приведе до анулювання ключа зв'язку на обох пристроях.<br /> <br /> 2) Якщо встигнути відправити IN_RAND slave-пристрію безпосередньо перед відправкою master-пристроєм величини AU_RAND, то slave буде упевнений, що на стороні master загублений ключ зв'язку. Це знову ж таки приведе до процесу реинициализации сполучення, але вже ініціатором буде slave.<br /> <br /> 3) Зловмисник чекає відправки master-пристроєм AU_RAND і відправляє у відповідь випадково SRES, що згенерував. Спроба аутентифікації провалена. Далі слідує низка повторних спроб аутентифікації(кількість залежить від особливостей реалізації пристроїв). За умови, що зловмисник продовжує вводити master-пристрій в оману, незабаром (по лічильнику невдалих спроб) пристроями буде ухвалено рішення об реинициализации сполучення.<br /> <br /> Використавши будь-який з цих методів, зловмисник може приступити до базової атаки на сполучення. Таким чином, маючи в арсеналі ці дві атаки, зловмисник може безперешкодно викрасти PIN-код. Далі маючи PIN-код він зможе встановити з'єднання з будь-яким з цих пристроїв. І варто врахувати, що в більшості пристроїв безпека на рівні служб, доступних через bluetooth, не забезпечується на належному рівні. Більшість розробників роблять ставку саме на безпеку встановлення сполучення. Тому наслідки дій зловмисника можуть бути різними: від крадіжки записника телефону до встановлення вихідного виклику з телефону жертви і використання його як прослуховуючого пристрою.<br /> <br /> Ці методи описують, як примусити пристрої «забути» link key, що само по собі веде до повторного pairing, а значить, зловмисник може підслуховувати весь процес із самого початку, перехопити всі важливі повідомлення і підібрати PIN.<br /> <br /> == Оцінка часу підбору PIN-кода ==<br /> <br /> У протоколі Bluetooth активно використовуються алгоритми E22, E21, E1, засновані на шифрі SAFER+. Те що вразливість відноситься до критичних підтвердив Брюс Шнайер (Bruce Schneier). Підбір PIN-a на практиці чудово працює. Нижче приведені результати отримані на Pentium IV на 3 Ггц:<br /> <br /> [[Файл:Розшифрування.JPG]]<br /> <br /> Конкретні реалізації вищеописаних атак можуть працювати з різною швидкістю. Способів оптимізації дуже багато: особливі налаштування компілятора, різні реалізації циклів, умов і арифметичних операцій. Авіша Вул (Avishai Wool) і Янів Шакед (Yaniv Shaked) зробили прорив, знайшовши спосіб скоротити час перебору PIN-кода в рази. Ця оптимізація виходить за рамки даної статті, але, варто відзначити, що мова йде про оптимізації базових алгоритмів стека bluetooth. В світлі сучасних технологій (зокрема nVidia CUDA) результати могли бути ще краще.<br /> <br /> Збільшення довжини PIN-кода не є панацеєю і лише трохи збільшує час перебору. Тільки сполучення пристроїв в безпечному місці може частково захистити від описаних атак. Приклад bluetooth гарнітура або автомобільний handsfree. Ініціалізація зв'язку (при включенні) з даними пристроями може відбуватися багато разів протягом дня, і не завжди у користувача є можливість знаходитися при цьому в захищеному місці. Втім, атаки подібного вигляду не будуть дуже популярні, принаймні, поки не буде реалізовано доступних апаратних засобів і універсальних програмних пакетів.<br /> <br /> Впровадження NFC є ефективним рішенням проти даного виду атак, але в цілому, ситуація не зміниться на краще до появи на ринку достатньої кількості рішень на Bluetooth 2.1 (з підтримкою NFC), а через їх зворотну сумісність з попередніми версіями протоколу, вищевикладені атаки будуть актуальні ще достатньо тривалий час.<br /> <br /> = Питання до технології Bluetooth =<br /> <br /> #В чому полягає суть методу FHSS?<br /> #У чому переваги Bluetooth 2.1 від 2.0?<br /> #Суть профілю Bluetooth Headset Profile (HSP).<br /> #Який радіус роботи пристроїв BT1 і BT2?<br /> #Які є три етапи установки зв'язку bluetooth?<br /> #Що можна сказати про безпеку bluetooth з'єднання?<br /> #Які можливості надає профіль Audio / Video Remote Control Profile (AVRCP)?<br /> #Опишіть процес забезпечення безпеки?<br /> #Яким чином здійснюється зв'язок між двома телефонами по Bluetooth<br /> #Яке призначення профілю Fax Profile (FAX)<br /> #Принципи методів атаки на переспряження<br /> #Основні недоліки Bluetooth?<br /> #Хто зробив прорив, знайшовши спосіб скоротити час перебору PIN-кода в рази?<br /> #Чим відрізняється пасивна атака на PIN-код від активної?<br /> #Для чого був розроблений профіль Basic Imaging Profile (BIP)?<br /> #Що таке інтерференція?<br /> #Як здійснюється передача?Пакетами?Якщо так то яка величина пакета?<br /> #Чи має блютус MAC-адреси?<br /> <br /> = Ресурси Internet =<br /> <br /> * http://www.bluetooth.org — офіційний сайт групи розробників технології (містить специфікації)<br /> * http://www.bluetooth.com — офіційний сайт для користувачів технології<br /> * http://www.bluesoleil.com<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> [[category:Комп'ютерні мережі]]</div>

ENergyKos https://wiki.cusu.edu.ua/index.php/%D0%A2%D0%B5%D1%85%D0%BD%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%B3%D1%96%D1%8F_Bluetooth 2013-01-14T07:02:09Z

<p>ENergyKos: </p> <hr /> <div>= Вступ до теми Bluetooth =<br /> [[Файл:Bluetooth.png|thumb|Логотип Bluetooth]]<br /> Специфікація Bluetooth була розроблена групою Bluetooth Special Interest Group (Bluetooth SIG), яка була заснована 20 травня 1998 році. У неї увійшли компанії Ericsson, IBM, Intel, Toshiba і Nokia. Потім багато компаній, включаючи Microsoft, Lenovo і Motorola, вступили в неї як асоційовані члени. Будь-яка компанія, яка планує розробляти пристрої Bluetooth, може безкоштовно увійти в цю групу. У SIG вже складається близько 2000 компаній. Згодом Bluetooth SIG і IEEE досягли угоди, на основі якої специфікація Bluetooth стало частиною стандарту IEEE 802.15.1. Роботи із створення Bluetooth компанія Ericsson Mobile Communication почала в 1994 році. Спочатку ця технологія була пристосована під потреби системи FLYWAY у функціональному інтерфейсі між мандрівниками та системою.<br /> <br /> '''Назва Bluetooth''' (&quot;синій зуб&quot;) походить від прізвища середньовічного короля Данії Гаральда I Синєзубого (норв. Harald Blåtann). Гаральд вмів посадити за стіл переговорів ворогуючі партії, домовляючись з кожною партією окремо, тому назва Bluetooth стала відповідним ім'ям для технології, що дозволяє різним пристроям спілкуватися один з одним. Використовуючи перші літери імені короля (руни B та H) у комбінації, створено й логотип технології.<br /> <br /> На відміну від технології інфрачервоного зв'язку IrDA (Infrared Direct Access), що працює за принципом &quot;точка-точка&quot; в зоні прямої видимості, технологія Bluetooth розроблялася для роботи як за принципом &quot;точка-точка&quot;, так і в якості багатоточкового радіоканалу, керованого багаторівневим протоколом , схожим на протокол мобільного зв'язку GSM. Bluetooth стала конкурентом таких технологій, як IEEE 802.11, HomeRF і IrDA, хоча остання і не призначена для побудови локальних мереж, але є найпоширенішою технологією бездротового з'єднання комп'ютерів і периферійних пристроїв. <br /> <br /> ''Основне призначення Bluetooth'' - забезпечення економного (з точки зору споживаного струму) і дешевого радіозв'язку між різноманітними типами електронних пристроїв. Причому, велике значення приділяється компактності електронних компонентів, що дає можливість застосовувати Bluetooth у малогабаритних пристроях розміром з наручний годинник. Bluetooth забезпечує обмін інформацією між такими пристроями як кишенькові і звичайні персональні комп'ютери, мобільні телефони, ноутбуки, принтери, цифрові фотоапарати, мишки, клавіатури, джойстики, навушники, гарнітури на надійній та недорогій радіочастоті для ближнього зв'язку. Bluetooth дозволяє цим пристроям обмінюватись інформацією, коли вони знаходяться в радіусі від 10 до 100 метрів один від одного, навіть в різних приміщеннях. Дальність дуже сильно залежить від механічних та радіо перешкод.<br /> <br /> Технологія Bluetooth спеціально розроблена для забезпечення дешевою, стійкої, ефективної, високоємного зв'язку, для роботи з голосом і передачі даних, з наступними '''характеристиками:'''&lt;br/&gt;<br /> <br /> :1.Швидкість передачі / прийому 1 Мбіт / с, при використанні каналу з максимально можливою шириною смуги.&lt;br/&gt;<br /> :2.Швидкі перемикання частоти, щоб уникнути інтерференції.&lt;br/&gt;<br /> :3.Адаптивна вихідна потужність для мінімізації перешкод.&lt;br/&gt;<br /> :4.Короткі пакети даних для мінімізації потужності під час перешкод.&lt;br/&gt;<br /> :5.Швидке впізнання (підтвердження).&lt;br/&gt;<br /> :6.CVSD (Continuous Variable Slope Delta Modulation) голосове кодування, яке дає можливість роботи з високими частотами помилок по :бітам.&lt;br/&gt;<br /> :7.Гнучкі типи пакетів, які підтримують широкий спектр додатків.&lt;br/&gt;<br /> :8.Ненапружений &quot;бюджет зв'язку&quot;, що підтримує недорогу інтеграцію окремих елементарних сигналів.&lt;br/&gt;<br /> :9.Інтерфейс передачі / прийому, спеціально пристосований для мінімізації енергоспоживання.&lt;br/&gt;&lt;br/&gt;<br /> <br /> Ці властивості дають технології Bluetooth можливість забезпечувати надзвичайно гнучкий зв'язок з високими швидкостями передачі даних навіть за наявності серйозних перешкод. При завідомо хорошому прийомі в сприятливих умовах передачі сигналу, в міру посилення перешкод, падіння якості переданого сигналу буде залишатися мінімальним і поступовим, що дає можливість збереження стабільного зв'язку.<br /> <br /> Bluetooth має RF (Radio Frequency) специфікації для передачі голосу і даних на короткі відстані, &quot;точка-мультиточка&quot;.&lt;br/&gt;&lt;br/&gt;<br /> <br /> Радіус роботи пристроїв BT2 не перевищує 15 метрів, для BT1 до 100 м (клас А). Ці числа декларуються стандартом для прямої видимості, в реальності не варто чекати роботу на відстані більше 10-20 метрів. Такого дальнодії недостатньо для ефективного застосування атак на практиці. Тому, ще до детального опрацьовування алгоритмів атаки, на Defcon-2004 публіці була представлена антена-гвинтівка BlueSniper, розроблена Джонном Херінгтоном (John Herington). Пристрій підключається до портативного пристрою ноутбуку/КПК і має достатню спрямованість і потужність (ефективна робота до 1,5 км.)<br /> <br /> = Принцип дії Bluetooth =<br /> <br /> Радіозв'язок Bluetooth здійснюється в '''ISM''' діапазоні (англ. Industry, Science and Medicine - смуга промислового, наукового та медичного застосування), який використовується в різних побутових приладах і безпровідних мережах (вільний від ліцензування діапазон 2,4-2,4835 Ггц). Спектр сигналу формується по методу FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum псевдовипадкова перебудова робочої частоти). Метод FHSS простий в реалізації, забезпечує стійкість до широкосмугових перешкод, а устаткування коштує недорого.<br /> <br /> Згідно '''алгоритму FHSS''', в Bluetooth частота сигналу, що несе, стрибкоподібно міняється 1600 разів в секунду (всього виділяється 79 робочих частот шириною в 1 Мгц, а в Японії, Франції і Іспанії смуга вже 23 частотних каналу). Послідовність перемикання між частотами для кожного з'єднання є псевдовипадковою і відома тільки передавачу і приймачу, які кожні 625 мкс (один часовий слот) синхронно перебудовуються з однієї частоти, що несе, на іншу. Таким чином, якщо поряд працюють декілька пар приймач-передавач, то вони не заважають один одному. Цей алгоритм є також складовою частиною системи захисту конфіденційності передаваної інформації: перехід відбувається по псевдовипадковому алгоритму і визначається окремо для кожного з'єднання. При передачі цифрових даних і аудіосигналу (64 Кбіт/с в обох напрямах) використовуються різні схеми кодування: аудио-сигнал не повторюється (як правило), а цифрові дані у разі втрати пакету інформації будуть передані повторно. Без перешкодостійкого кодування це забезпечує передачу даних зі швидкостями 723,2 Кбіт/с із зворотним каналом 57,6 Кбіт/с, або 433,9 Кбіт/c в обох напрямах.<br /> <br /> Для '''повнодуплексної''' передачі використовується '''дуплексний''' режим з тимчасовим розділенням (TDD). Підтримується ''ізохронна'' і ''асинхронна'' передача даних і забезпечується проста інтеграція з TCP / IP. Енергоспоживання пристроїв Bluetooth має бути в межах 0.1 Вт. Кожен пристрій має унікальну 48-бітову мережеву адресу, сумісний з форматом стандарту локальних мереж IEEE 802.<br /> <br /> = Специфікації Bluetooth =<br /> <br /> == Bluetooth 1.0 ==<br /> <br /> Пристрої версій 1.0 (1998) і 1.0B мали погану сумісність між продуктами різних виробників. У 1.0 і 1.0B була обов'язковою передача адреси пристрою (BD_ADDR) на етапі встановлення зв'язку, що робило неможливою реалізацію анонімності з'єднання на протокольному рівні і було основним недоліком даної специфікації.<br /> <br /> == Bluetooth 1.1 ==<br /> <br /> У Bluetooth 1.1 було виправлено безліч помилок, знайдених в 1.0B, ''додана підтримка для нешифрованих каналів, індикація рівня потужності сигналу'', що приймається (RSSI).<br /> <br /> == Bluetooth 1.2 ==<br /> <br /> У версії 1.2 була додана ''технологія адаптивної перебудови робочої частоти'' (AFH), що поліпшило опір до електромагнітної інтерференції (перешкодам) шляхом використання рознесених частот в послідовності перебудови. Також збільшилася швидкість передачі і додалася ''технологія'' '''eSCO''', яка покращувала якість передачі голосу шляхом повторення пошкоджених пакетів. У HCI додалася підтримка трьохпроводного інтерфейсу UART.<br /> <br /> == Bluetooth 2.0 ==<br /> <br /> Bluetooth версії 2.0 (2004) ''повністю сумісний з версіями 1.x''. Основним ''нововведенням'' стала ''підтримка'' '''EDR''' (Enhanced Data Rate), що дозволило підвищити швидкість передачі 2,1 Мбіт/с.<br /> <br /> == Bluetooth 2.1 ==<br /> <br /> У Bluetooth версії 2.1 (2007) додана ''технологія розширеного запиту характеристик пристрою'' (для додаткової фільтрації списку при спряжуванні), ''енергозберігаюча технологія'' (Sniff Subrating), яка дозволяє збільшити тривалість роботи пристрою від одного заряду акумулятора в 3-10 разів. Крім того оновлена специфікація істотно спрощує і прискорює встановлення зв'язку між двома пристроями, дозволяє проводити оновлення ключа шифрування без розриву з'єднання, а також робить вказані з'єднання захищенішими, завдяки використанню технології Near Field Communication.<br /> <br /> == Bluetooth 3.0 ==<br /> <br /> Робоча група з розробки стандарту бездротової передачі даних Bluetooth, 21 квітня 2009 випускає специфікацію Bluetooth 3.0. Модулі з підтримкою нової специфікації поєднуватимуть в собі дві радіосистеми. Перша, з низьким енергоспоживанням, забезпечує передачу даних на звичайній для другої версії Bluetooth швидкості в три мегабіти в секунду. Інша, високошвидкісна і сумісна із ''стандартом 802.11'', забезпечує швидкості, порівнянні із швидкістю мереж '''Wi-Fi'''. Варто відзначити, що Bluetooth 3.0 використовує стандарт 802.11 без суфікса, тобто формально не сумісний з такими специфікаціями Wi-Fi, як 802.11b/g або 802.11n. 802.11 — загальніший стандарт. Використання тієї або іншої радіосистеми залежить від розміру передаваного файлу. Невеликі файли передаватимуться по повільному каналу, а великі — по високошвидкісному. Після закінчення передачі модуль повернеться в режим зниженого енергоспоживання. Крім того, в Bluetooth 3.0 з'явиться можливість під назвою ''&quot;розширений контроль живлення&quot;'' (Enhanced Power Control). Вона дозволяє уникнути розриву з'єднання, якщо пристрій поклали в сумку або в кишеню.<br /> <br /> == Bluetooth 4.0 ==<br /> <br /> В грудні 2009 консорціум Bluetooth SIG анонсував ''стандарт Bluetooth 4.0 для електронних датчиків''. Новий стандарт ''призначений для передачі коротких пакетів'' даних обсягом по 8-27 байт зі швидкістю 1 Мбіт/с. Для порівняння, Bluetooth 3.0, розробка якого була завершена в квітні 2008, дозволяє передавати дані зі швидкістю до 24 Мбіт/с, але і призначений він для іншої сфери застосування. <br /> <br /> '''Bluetooth 4.0 планується використовувати''' в мініатюрних сенсорах, що розміщуються на тілі пацієнтів, в спортивного взуття, тренажерах тощо. Сенсори на базі нового стандарту зможуть передавати різну інформацію з навколишнього світу — температуру, тиск, вологість, швидкість пересування і так далі - на різні пристрої контролю, включаючи мобільні телефони. За словами представників консорціуму, окремий стандарт був розроблений у зв'язку з тим, що Bluetooth 3.0 і більш ранні версії не в змозі забезпечити необхідний низький рівень енергоспоживання. <br /> <br /> Перший чіп з одночасною підтримкою Bluetooth 4.0 і 3.0 випустив ST-Ericsson.<br /> <br /> = Означення по темі технологія Bluetooth =<br /> <br /> • '''Піконет''' - &quot;пікомережа&quot;:<br /> набір пристроїв, з'єднаних через технологію Bluetooth спеціальним способом. Піконет починається з двох з'єднаних пристроїв, таких як портативний ПК і стільниковий телефон, і може розростатися до восьми з'єднаних пристроїв ось чому потрібний адресний простір обмежений 3 бітами). Всі пристрої Bluetooth є одноранговими пристроями і мають ідентичну реалізацію. Однак при установці піконет один пристрій буде діяти як майстер для цілей синхронізації, а інший (і) - як слейв (и) для підтримки піконет-з'єднання.<br /> <br /> • '''Scatternet''' - &quot;мережа розкиду&quot;: Дві або більше незалежних і несинхронізованих мережі піконет, взаємодіючих між собою. Як показано на, пристрій-слейв, так само, як і пристрій-майстер в одній мережі піконет можуть встановлювати таке з'єднання, стаючи слейвом в іншій мережі піконет.<br /> <br /> • '''Пристрій майстер:''' пристрій у піконет, в якому генерація синхронизирующих імпульсів і послідовність стрибків використовуються для синхронізації всіх інших пристроїв у піконет.<br /> <br /> • '''Пристрій слейв:''' всі пристрої в піконет, які не є майстром (до 7 активних пристроїв на кожен пристрій майстер).<br /> <br /> • '''MAC-адреса:''' 3-бітний Media Access Control адреса, що використовується для розрізнення пристроїв, включених у піконет.<br /> <br /> • '''Парковані пристрої:''' пристрою в піконет, які синхронізовані, але не мають MAC-адрес.<br /> <br /> • '''Sniff Mode''' і '''Hold Mode:''' пристрої, синхронізовані в піконет і мають тимчасово введені режими збереження енергії, в яких активність пристроїв знижена.<br /> <br /> • '''Ad-hoc network''' (спеціальна мережа) - просто мережа, в якій взаємодії встановлюються між комплексними станціями в даній області покриття без використання точки доступу або сервера.<br /> <br /> • '''Link Manager Protocol''' - повідомлення LMP використовуються для налаштування зв'язку, безпеки та управління.&lt;br/&gt;&lt;br/&gt;<br /> <br /> ::'''Користувацькі моделі'''<br /> <br /> Користувацькі моделі описують, яким чином можна використовувати пристрої Bluetooth. У кожній моделі існує один або більше відповідних профілів, які визначають рівні протоколів і функції, які повинні бути використані. ''Наведений нижче опис - не детальний, і ці відомості не можна вважати повними.'' <br /> <br /> :''Internet Bridge''<br /> <br /> Користувацька модель Internet Bridge описує, яким чином мобільний телефон або бездротовий модем забезпечує dial-up з'єднання персонального комп'ютера без необхідності фізичного з'єднання з ПК. Цей сценарій з'єднання вимагає використання мережі протоколів, що складається з двох частин - одна для команд AT, для управління процесом передачі необхідних даних з мобільного телефону та інших пристроїв.<br /> <br /> :''Three-in-One Phone''<br /> <br /> Користувацька модель Three-in-One Phone описує, яким чином телефонний апарат може приєднуватися до трьох різних провайдерів мобільних послуг. Телефон може працювати як при бездротовому телефонному з'єднанні з громадською комутованій телефонною мережею в домашніх умовах, що оплачується за фіксованою таксою оператора телефонного зв'язку. Цей сценарій включає здійснення дзвінків через голосову базову станцію і прямих дзвінків між двома терміналами через базову станцію. За іншим сценарієм телефон може приєднуватися безпосередньо до інших телефонів, працюючи як &quot;walkie-talkie&quot; або як деяке розширення телефону - для такого способу ніякої додаткової оплати не потрібно. Нарешті, модель Three-in-One Phone може працювати як стільниковий телефон, приєднуючись до стільникової інфраструктурі. Бездротовий сценарій і сценарій двостороннього зв'язку використовують одну і ту ж мережу протоколів.<br /> <br /> :''Ultimate Headset''<br /> <br /> Користувацька модель Ultimate Headset визначається як бездротова трубка, обладнана Bluetooth. Ця модель може працювати в умовах віддаленого вхідного і вихідного аудіо-інтерфейсу пристрою. Цим пристроєм може бути мобільний телефон або ПК для аудіо-входу або виходу. Як і у випадку користувальницької моделі Internet Bridge, дана модель вимагає набору протоколів, що складається з двох частин, одна для команд AT, щоб керувати передачею необхідних даних, наприклад мовлення, з мобільного телефону та іншого пристрою. Команди AT контролюють телефони стосовно, наприклад, до процесу відповіді і до переривання дзвінків.<br /> <br /> :''LAN Access''<br /> <br /> Користувацька модель LAN Access схожа на користувальницьку модель Internet Bridge. Різниця полягає в тому, що призначена для користувача модель LAN Access не використовує протоколи для команд AT. Дана користувача модель описує, яким чином термінали введення даних використовують місце доступу LAN в якості бездротового з'єднання з локальною мережею. При встановленні з'єднанням термінали введення даних працюють, як якщо б це вони були приєднані до LAN через з'єднання dial-up.<br /> <br /> :''File Transfer''<br /> <br /> Користувацька модель File Transfer пропонує можливість передачі даних з одного пристрою Bluetooth на інше. У даній користувальницької моделі підтримуються файли, цілі папки, директорії і різноформатні потоки даних. Дана модель також пропонує можливість перегляду вмісту папок на віддаленому пристрої. Більш того, в даній користувальницької моделі підтримуються операції обміну, наприклад, візитними картками з використанням формату vCard. Модель File Transfer базується на GOEP.<br /> <br /> :''Synchronisation''<br /> <br /> Користувацька модель Synchronisation забезпечує можливості для автоматичної синхронізації між, наприклад, настільним ПК, портативним ПК, мобільним телефоном та ноутбуком. Дана користувача модель дозволяє проводити передачу візитних карток, списку завдань, записів з щоденника і т.д., і працювати далі з цією інформацією за допомогою комп'ютера, стільникового телефону і КПК, використовуючи звичайні протоколи і формати.<br /> <br /> = Короткий огляд стека протоколу =<br /> <br /> &lt;center&gt;[[Файл:Schema2.JPG]]&lt;/center&gt;<br /> <br /> Малюнок 1. Стек протоколу технології Bluetooth<br /> <br /> На малюнку показано, що стек протоколу складається з рівня радіо в основі, яке формує фізичний інтерфейс з'єднання. Рівень протоколу зв'язку baseband і Link Manager Protocol (LMP) встановлюють і контролюють з'єднання між пристроями Bluetooth. Ці три рівні підстави здійснені в обладнанні / програмному забезпеченні. Рівень Host Controller потрібно, щоб з'єднати за допомогою інтерфейсу Bluetooth з верхнім протоколом-L2CAP (Logical Link Control і Adaptation Protocol). Провідний контролер потрібно тільки тоді, коли L2CAP постійно знаходиться в програмному забезпеченні в хості. Якщо L2CAP is також на модулі Bluetooth цей рівень не потрібно, тому що L2CAP може безпосередньо зв'язуватися з LMP і baseband. Програми постійно знаходяться вище L2CAP. Наступні підрозділи дають короткий опис кожного рівня.<br /> <br /> '''Рівень зв'язку'''<br /> <br /> Зв'язок працює у вільному ISM діапазоні смузі близько 2.4GHz і використовує поширення спектру. Цей діапазон простирається від 2400 до 2483.5 МГЦ в більшості країн, і цілий діапазон використовується для оптимізації поширення спектру. Однак для деяких країн з меншим ISM діапазоном також використовується нижня шкала. Для поширення спектру використовується техніка frequency hopping (FH). Оскільки в цьому діапазоні можуть існувати і здійснювати втручання багаторазові нескоординовані мережі, використовуються швидкі FH і короткі передачі даних, оскільки відсоток помилки може бути високим, особливо з-за сильного втручання від мікрохвильових печей, які працюють у цій частоті. CVSD-кодування адаптоване під голосові передачі, які можуть викликати високий відсоток помилок. Додатково, заголовки пакетів захищені спеціальною схемою корекції помилок для додання стійкості проти збоїв.<br /> <br /> Переходи по частоті фіксуються на 2402 k МГц, де k = 0,1 ,..., 78. омінальная частота переходу - 1600 стрибків в секунду.<br /> <br /> '''Baseband'''<br /> <br /> Baseband - рівень протоколу, контролюючий зв'язок. Baseband контролює послідовності перельоту частоти і дбає про кодування рівня для безпечних з'єднань. Можуть бути встановлені два типи з'єднань:<br /> <br /> :SCO: Синхронне орієнтоване з'єднання. Ці сполуки передбачаються для передачі синхронних даних типу голос.<br /> <br /> :ACL: Асинхронне з'єднання. Такі з'єднання можуть використовуватися для додатків передачі даних, які не вимагають синхронного зв'язку.<br /> <br /> Baseband забезпечує функціональні можливості, необхідні для пристроїв, щоб синхронізувати їх годинник і встановлювати з'єднання. Також забезпечуються процедури запиту для виявлення адреси пристроїв, що знаходяться поблизу. Виправлення помилки для пакетів забезпечується в залежності від типу пакета. Різні типи пакету визначені для деяких загальних додатків, які відрізняються за їх місткості даних і накладних витрат по виправленню помилки. П'ять різних типів каналу забезпечуються для інформації контролю, інформацією управління з'єднанням, синхронними і асинхронними даними. Визначено функції, необхідні для генерації клавіш кодування і клавіш з'єднання. Більш детальний опис деяких з операцій baseband, пов'язаних з встановленням з'єднання, є в розділі.<br /> <br /> '''Протокол Менеджера зв'язку'''<br /> <br /> Основні функції LMP можна класифікувати <br /> :1. Управління мережею [[Використовувані означення|Piconet]]<br /> :2. Конфігурація сполук<br /> :3. Функції безпеки<br /> <br /> <br /> Рiconet є групою пристроїв, пов'язаних із загальним каналом, який ідентифікований з його унікальною послідовністю &quot;перельоту&quot;.<br /> <br /> Фундаментальні &quot;будівельні блоки&quot; топографії Bluetooth - це пристрої майстер і слейв, де пристрій майстер в піконет забезпечує генерацію синхронизирующих імпульсів і послідовність стрибків для синхронізації всіх інших пристроїв у піконет. Один з пристроїв, зазвичай той, який першим здійснив підключення, називається &quot;master&quot;. До master `у може бути активно приєднано до семи пристроїв і набагато більше може бути підключено в стані&quot; parked &quot;(низького енергоспоживання). Пристрої в мережі piconet можуть з'єднуватися один з одним за допомогою SCO або ACL. Канал управляється master `ом, за допомогою Lin Manager в кожному пристрої. Будь-які два або більше пристроїв для з'єднання повинні встановити між собою мережу piconet. У той же час кожен пристрій може одночасно належати декількох мереж. (Мал.2). Майстер також нумерує канали зв'язку. Майстер визначає шаблон, на якому будуть працювати всі слейв-пристрої його мережі піконет, і синхронізує її роботу.<br /> <br /> Стандарт Bluetooth має з'єднання незалежних і навіть не синхронізованих між собою піконет (до 10) в мережу scatternet. Для цього кожна пара пікомережі повинна мати як мінімум однин загальний пристрій, який буде майстром в одній і слейвом в іншій. Таким чином, в межах окремої scatternet з інтерфейсом Bluetooth може бути одночасно пов'язано максимум 71 пристрій, проте ніхто не обмежує застосування пристроїв-гейтів, які використовують той же інтернет для більш далекого зв'язку.<br /> <br /> <br /> &lt;center&gt;[[Файл:Schema3.JPG]]&lt;/center&gt;<br /> <br /> Малюнок 2: [[Використовувані означення|Piconet]] і [[Використовувані означення|Scatternet]].&lt;br&gt;<br /> a) piconet між двома пристроями (або один майстер і один слейв)&lt;br&gt;<br /> b) piconet між кількома пристроями (мультислейв до 7 &quot;слейвів&quot; з одним майстром)&lt;br&gt;<br /> c) scatternet, комбінація мереж piconet (може з'єднувати до 10 піконет).&lt;br&gt;<br /> <br /> LMP забезпечує функціональність приєднаний / від'єднаних пристроїв &quot;slave&quot;, обмін функціями між пристроями master і slave та з'єднання ACL / SCO. LMP також обробляє пристрої в режимах низького енергоспоживання, hold, sniff і park, створених для збереження енергії, якщо пристрої не мають даних для передачі.<br /> <br /> Завдання конфігурації з'єднання включають в себе параметри установки з'єднання, якість сервісу і контроль потужності, якщо це підтримується пристроєм. LMP також забезпечує ідентифікацію пристроїв, які будуть з'єднані, і управління клавішами з'єднання.<br /> <br /> '''Логічний контроль зв'язку і Адаптаційний протокол'''<br /> <br /> Це протокол, з яким взаємодіє більшість додатків, якщо ведучий контролер не використовується. Основні функції L2CAP:<br /> <br /> '''Мультіорганізація'''<br /> Протокол повинен дозволяти декільком додаткам одночасно використовувати з'єднання між двома пристроями.<br /> <br /> '''Сегментація і Повторне об'єднання'''<br /> <br /> Протокол повинен зменшити розмір пакетів, забезпечених додатками до розміру пакетів, прийнятих рівнем baseband. Сам L2CAP приймає розміри пакету до 64Кб, але пакети baseband можуть приймати до 2745 bits. Для отриманих пакетів повинна бути виконана зворотна процедура об'єднання сегментованих пакетів в належному порядку.<br /> <br /> '''Якість обслуговування'''<br /> <br /> L2CAP дозволяє додаткам вимагати QoS на деяких параметрах, типу пікової пропускної здатності, часу очікування та зміни затримки.<br /> <br /> В основному, L2CAP забезпечує функції мережевого рівня до додатків і більш високим протоколів.<br /> <br /> '''Інтерфейс головного контролера'''<br /> <br /> Основна структура, що показує, як рівні головного контролера розташовані всередині стека протоколу, зображена на Мал.3.<br /> <br /> &lt;center&gt;[[Файл:Schema4.JPG]]&lt;/center&gt;<br /> <br /> Малюнок 3: Провідний контролер в стеку протоколу.<br /> <br /> Для більшості пристроїв модуль підтримки Bluetooth може бути додано в якості плати розширення, наприклад, для ПК або ноутбука апаратні засоби Bluetooth можуть бути додані як PCI-карта або USB-адаптер. Апаратні модулі звичайно здійснюють більш низькі радіо рівні, baseband і LMP. Тоді дані, які будуть надіслані LMP і baseband, йдуть з фізичної шині, наприклад, USB. Драйвер для цієї шини потрібно на хості, яким є PC, і на апаратній карті Bluetooth потрібно &quot;інтерфейс контролера хоста&quot;, щоб прийняти дані з фізичної шині. Таким чином, потрібні такі додаткові рівні:<br /> <br /> '''HCI драйвер'''<br /> <br /> Це драйвер для інтерфейсу головного контролера хоста, вище фізичної шини, форматує дані, які будуть прийняті контролером хоста на апаратних засобах Bluetooth.<br /> <br /> '''Інтерфейс головного контролера'''<br /> <br /> Розміщується на апаратних засобах Bluetooth і підтримує зв'язок поверх фізичної шини.<br /> <br /> '''Рівень програми'''<br /> <br /> До L2CAP можна звертатися безпосередньо додатками або через протоколи підтримки подібно RFCOMM, TCS і SDP, згаданим раніше. Додатки можуть використовувати інші протоколи типу TCP-IP або WAP. Додатки можуть самостійно запускати протоколи, наприклад, PPP (Протокол &quot;точка-точка&quot;), FTP (протокол передачі файлів) або інші певні протоколи, як буде потрібно додатком. Програма може використовувати SDP, для перевірки, які потрібні сервісні можливості пристроїв, доступних в зоні дії. Багато моделей використання були запропоновані виробниками. Деякі з них:<br /> <br /> :1. Три в одному: окрема телефонна трубка працює як селекторна зв'язок в офісі (ніякої плати за користування телефоном), Всякий раз можна використовувати будь-який з цих трьох режимів - як селекторний зв'язок, як PSTN і як мобільний телефон.&lt;br&gt;<br /> :2. &quot;Портфельна хитрість&quot;: RF-зв'язок не потребує прямої видимості між пристроями. Значить, мобільний телефон може під'єднатися до ноутбука навіть тоді, коли той перебуває в портфелі, і використовувати доступ до його можливостей, наприклад, до електронної пошти.&lt;br&gt;<br /> :3. Автоматичний Синхронізатор: забезпечення бездротового зв'язку між PDA користувача, портативної ЕОМ і мобільним дозволить додаткам автоматично оновлювати та синхронізувати органайзер та інші дані, якщо модифікації зроблені на одному пристрої.&lt;br&gt;<br /> :4. Бездротові навушники (гарнітури): Вони дозволяють доступ до мобільних пристроїв користувача і навіть до аудіо, в той час як пристрої знаходяться в кишені користувача. Таким чином, буде можлива операція hands-free.&lt;br&gt;<br /> :5. Автомобільні комплекти: пристрої hands-free дозволяють водіям користуватися телефоном без відриву від управління автомобілем.&lt;br&gt;<br /> <br /> Крім цього, було запропоновано велику різноманітність інших програм у домашньої автоматизації, обмін даними на нарадах без використання додаткового обладнання, керуючих пристроями через бездротове портативний пристрій при прогулянках, пропозиції системи захисту, мережеві доступи в громадських місцях, деякі з яких успішно демонструвалися на виставках або вже продаються.<br /> <br /> <br /> &lt;center&gt;[[Файл:Mal_1.jpg]]&lt;/center&gt;<br /> <br /> Малюнок 4. Огляд протоколів технології Bluetooth<br /> <br /> На малюнку представлений огляд протоколів, що використовуються і підтримуваних Bluetooth, і показано, яким чином вони взаємодіють між собою. Як завжди на такого роду схемах, протоколи зображені відповідно до їх приблизної ієрархії, причому &quot;вищі&quot; протоколи розташовані вгорі. У контексті обміну даними з цієї ієрархічності можна зробити 2 висновки: <br /> <br /> 1.Більш високі протоколи залежить від більш низьких в плані свого існування. Але більш низькі протоколи можуть працювати і без більш високих, або підтримувати інші протоколи на більш високих рівнях. <br /> <br /> 2.Більш високі протоколи зазвичай &quot;ближче&quot; користувачеві, оскільки вони забезпечують людино-орієнтовані сервіси. <br /> <br /> Ці протоколи можуть бути розділені на 4 категорії: <br /> <br /> 1. основні протоколи&lt;br&gt;<br /> 2. протокол заміни кабелю&lt;br&gt;<br /> 3. керуючий протокол телефонії&lt;br&gt;<br /> 4. отримані протоколи.&lt;br&gt;<br /> <br /> Техніка для комунікацій дальньої дії на основі Bluetooth Хоча технологія Bluetooth мається на увазі для комунікацій на близькі відстані, дистанцію взаємодії пристроїв, як уже згадувалося, можна розширити до 100 метрів. Беручи до уваги рівні стійкості до фонового шуму (при чутливості приймача -70 dBm), необхідна вихідна потужність від всеспрямованого передавача 100 mW. Ця передавальна потужність класифікується як &quot;Class 1&quot;, і специфікується в розділі &quot;Радіоспеціфікаціі&quot; у збірнику специфікацій Bluetooth, ver. 1.0, ref. 2. Ця специфікація означає, що передавач має ефективний регулятор для зменшення перешкод. <br /> <br /> &lt;center&gt;[[Файл:Mal_2.jpg]]&lt;/center&gt;<br /> <br /> Малюнок 5. Прийомопередавач Bluetooth<br /> <br /> Як можна бачити на малюнку, в RF-частини прийомопередавача Bluetooth є: <br /> <br /> 1.полоса пропускання, яка видаляє всі частоти поза діапазону в 1 Мгц, який використовується в цей момент як для передачі, так і для прийому&lt;br&gt;<br /> 2. Перемикач передачі-прийому, який з'єднує підсилювач потужності з антеною під час передачі, а також LNA з антеною під час прийому&lt;br&gt;<br /> 3.LNA, або Low-Noise Amplification - малошумне посилення.&lt;br&gt;<br /> <br /> Специфікація накладає деякі обмеження на роботу RF-частини. Джерело живлення повинно давати від 2.7 до 5 вольт, і повинно працювати при температурах від -20 до +60 C, а його ефективність повинна становити принаймні 30% при 140 мА. Вихідна потужність повинна також відключатися під час прийому. Один з продуктів, що відповідає цим вимогам, називається &quot;MAX2240&quot;. Два цифрових керуючих біта використовуються для установки VGA (Variable Gain Amplification) на 4 окремих рівня, результатом чого є 4 окремих рівня вихідної потужності.<br /> <br /> = Установка з'єднання в Bluetooth =<br /> <br /> Цей розділ описує основні процедури, які повинні бути виконані пристроями Bluetooth, щоб встановити між ними з'єднання. Розгляньте наступний сценарій: чоловік гуляє з готелю і хоче скористатися своєю електронною поштою за допомогою пристрою Bluetooth, яким може бути ноутбук або PDA. Що він мав би зробити? Він натиснув би на меню або піктограму поштової програми. Пристрій автоматично виконав б наступні кроки (крім кроку реєстрації, актуального в разі, якщо пристрій вперше використовується в цьому середовищі):<br /> <br /> :1. ''Запит:'' пристрій при вступі в нове середовище автоматично ініціалізувати б запит, щоб з'ясувати, які пристрої є доступними в межах його радіуса дії. Це приведе до наступного:&lt;br&gt;<br /> ::а) Всі доступні прилеглі пристрої дадуть відповідь.<br /> ::б) Пристрій вибирає одне з відповіли пристроїв.<br /> <br /> :2. ''Пейджинг'': пристрій викличе baseband-процедуру, звану пейджинг. У результаті відбувається синхронізація пристрою з пунктом доступу, серед інших необхідних ініціалізації.&lt;br&gt;<br /> :3. ''Встановлення з'єднання'': LMP встановить з'єднання з точкою доступу. Оскільки додаток в цьому випадку поштове (email), буде використовуватися ACL з'єднання.<br /> <br /> Далі будуть виконуватися нижченаведені дії по встановленню.<br /> <br /> :4. ''Сервіс'': LMP буде використовувати протокол SDP для встановлення, який сервіс є доступним, зокрема, поштовий сервіс, або потрібно звернеться до іншого хосту. Припустимо, що сервіс є доступним, інакше програма не може далі діяти. Інформація щодо інших сервісних послуг може бути також представлена користувачеві.&lt;br&gt;<br /> :5. ''Канал L2CAP'': На основі інформації, отриманої від SDP, пристрій створить канал L2CAP до пункту доступу. Він може використовуватися безпосередньо додатком або іншим протоколом, наприклад, RFCOMM.&lt;br&gt;<br /> :6. ''Канал RFCOMM'': В залежності від потреби поштового програми RFCOMM або інший канал (у випадку інших додатків) буде створено згідно з L2CAP каналу. Ця можливість дозволяє використовувати додатки, розроблені для послідовних портів, щоб працювати без модифікації по Bluetooth-платформ.&lt;br&gt;<br /> :7. ''Безпека'': Якщо пункт доступу обмежує доступ понад певної кількості користувачів або пропонує безпечне з'єднання режиму людям, які зареєструвалися раніше, тоді пункт доступу пошле запит безпеки при встановленні з'єднання. Користувач повинен знати правильний PIN-код для доступу до сервісу. Зверніть увагу, що PIN-код не передається по бездротовому каналу, використовується інший код, що згенерував з нього, тому PIN-код досить складно підібрати. При використанні безпечного режиму буде вироблено кодування передачі.&lt;br&gt;<br /> :8. ''PPP'': Оскільки PPP-з'єднання використовується з послідовного модему як при dial-up, те ж саме додаток зможе тепер запустити PPP через RFCOMM (через емульованого послідовний порт). Ця з'єднання дозволить користувачеві отримати доступ до його поштової скриньки тощо.&lt;br&gt;<br /> :9. ''Мережеві протоколи'': Мережеві протоколи типу TCP / IP, IPX, Appletalk можуть одержувати і передавати дані по каналу без труднощів.<br /> <br /> В описаних вище процедурах для користувача взаємодія потрібна тільки при використанні логіна для входу в систему для електронної пошти і для додаткового захисту, яка буде здійснена. Решта кроки автоматичні. Вищезазначені процедури описані докладно, щоб продемонструвати процес встановлення підключення. Пояснення вищезазначених процедур потребує короткого опису пристрою годин на Bluetooth.<br /> <br /> '''Годинник''': Кожен Bluetooth модуль має вбудовану систему часу, яка визначає час і частотні передачі. Годинники Bluetooth є вільно йдуть часасмі, які ніколи не коригуються і ніколи не вимикаються. Для синхронізації з іншими модулями використовуються тільки зміщення (величина, на яку відрізняється час в інших модулях в порівнянні з &quot;рідними&quot; годинником), накладене на &quot;рідні&quot; годинник, - тимчасові годинник Bluetooth, які взаємно синхронізовані. Годинники Bluetooth не мають ніякого відношення до часу доби. Годинники Bluetooth дуже важливі для трансівера Bluetooth через синхронізації безлічі важливих подій, без яких неможлива зв'язок. Одиниця часу - принаймні половина TX або RX довжини слота, або 312.5 мікросекунд. Годинники мають денний цикл. Якщо годинник обладнані лічильником, 28-бітний лічильник вимагає обороти близько 228 1. LSB відраховує кванти по 312.5 мікросекунд, задаючи тактову частоту 3.2 КГц.<br /> <br /> Синхронізація і частота на каналі piconet визначені Bluetooth-годинами &quot;майстра&quot;. Коли мережа piconet сформувалася, відлік годин &quot;майстри&quot; передається на підпорядковані пристрої. Вони зберігають необхідне значення зміщення, яке потрібно використовувати при з'єднанні з даними &quot;майстром&quot; і використовуються для синхронізації каналу. Оскільки власні тимчасові координати (години) не змінюються, то можливо використовувати різні зміщення для реєстрації в різних мережах piconet.<br /> <br /> Мінімальна необхідна точність годин -/-20 ppm в активному режимі, і/-250ppm в режимі малої активності, наприклад, Hold, Sniff, Standby і Park.<br /> <br /> :'''Запит та пейджинг'''<br /> <br /> Це початкові кроки в процесі встановлення з'єднання.<br /> <br /> Пристрій знаходиться в режимі Standby за замовчуванням. У цьому стані йдуть тільки рідні годинник і споживана потужність дуже низька. Можна вийти з цього режиму і увійти в режими [[Запит (Inquiry)]], [[Перегляд / сканування запиту (Inquiry Scan)]], [[Відповідь на запит (Inquiry Response)]], [[Пейджинг (Page)]] або [[Перегляд / сканування пейджинга (Page Scan)]], [[Відповідь пейджинга]].<br /> <br /> <br /> :'''Встановлення зв'язку'''<br /> <br /> Як тільки пристрій буде перебувати в стані зв'язку, LMP може починати встановлювати з'єднання. З'єднання L2CAP базуються на концепції каналів, які визначаються ідентифікаторами каналу, аналогічними сокетами в TCP / IP. Канал, відмінний від каналу piconet, ідентифікується адресою пристрою, з яким створено двосторонню з'єднання, і ідентифікатором каналу. Основні кроки в установці з'єднання в підсумку виглядають так:<br /> <br /> :1. Пакети POLL і відповідь використовуються для передачі інформації конфігурації без взаємодії хоста.&lt;br&gt;<br /> :2. Відправляється пакет LMP_host_connect_request.&lt;br&gt;<br /> :3. Віддалене пристрій відповідає LMP_NOT_ACCEPTED, якщо додаток, запитувана першим пристроєм, не хоче або не може відповісти. Інакше надсилається відповідь LMP_ACCEPTED.&lt;br&gt;<br /> :4. Відповідає пристрій може запитати про відключення ролі, якщо це буде потрібно з деяких причин. Перший пристрій відповідає відповідним пакетом для прийняття або не прийняття запиту.<br /> <br /> З'єднання встановлено на рівні Link Manager.<br /> <br /> Додаток може не бути поінформоване про те, які послуги є доступними, і буде використовувати SDP, щоб це виявити.<br /> <br /> :'''SDP'''<br /> <br /> Зміни середовища Bluetooth відбуваються часто, отже, доступні послуги повинні бути виявлені в полі зору. SDP забезпечує кошти програми для виявлення, які сервіси є доступними, і їх характеристики, як описано в основних специфікаціях.<br /> Пристрій Bluetooth, послуги якого повинні бути виявлені, запускає SDP сервер. Для виявлення послуг інших пристроїв запускає SDP клієнта. Один клієнт може запущено для кожної програми, але один пристрій може запустити тільки один сервер SDP. Сервер SDP обслуговує сервісну запис кожної служби, що дозволяє пристрою виявлятися. Клієнт надсилає запит на сервер. Запит може бути пошуком специфічного класу сервісних послуг або переглядом всіх класів доступних сервісів. Сервер дає відповідний відповідь. Якщо пристрій сервера має тільки декілька сервісів, вони не можуть бути розділені на класи та сервісні опису не відправляються пристрою. В іншому варіанті опису класу відправляються і клієнт може продовжувати вивчати деталі в межах класу. SDP тільки дозволяє сервісів бути виявленими. Доступ повинен бути через інші протоколи, засновані на L2CAP. L2CAP з'єднання Інформація, отримана через LMP з'єднання і через SDP, буде використовуватися L2CAP, щоб встановити канал для програми. L2CAP встановлює лише зв'язку ACL з'єднання.<br /> З'єднання L2CAP базуються на концепції каналів, які визначаються ідентифікаторами каналу, аналогічними роз'ємів в IP TCP. Канал, відмінний від каналу piconet, ідентифікується адресою пристрою, до якого створено з'єднання, і ідентифікатором каналу. Кожен канал приймається до заповнення дуплексу, з QoS специфікацією в кожному напрямку. Канал може бути двухточечной або багатоточковий. L2CAP встановлює з'єднання, коли на нього додатком виражений запит і з'єднання на потрібний пристрій ще не було встановлено. Запити від нижніх рівнів щодо з'єднань, необхідних програмами на віддалених пристроях, також обробляються L2CAP відповідно до залученим додатком.<br /> <br /> SCO з'єднання не проходять по L2CAP, але посилають їх дані безпосередньо Baseband. L2CAP встановлює окремий сигнальний канал для запиту з'єднання, конфігурації, роз'єднання і пр. (для випробування). L2CAP-пакети не забезпечують CRC або інші перевірки помилок, покладаючись на смугу baseband для захисту даних і впорядкованої доставки.<br /> <br /> Взаємодія цього протоколу з верхніми і нижніми рівнями розглядається в подіях і діях. Події - всі повідомлення, отримані L2CAP від більш низьких або більш високих рівнів, у той час як дії - відповіді, зроблені для них. Нижнім рівнем може бути LMP або HCI, в той час як більш високим рівнем може бути будь-який додаток. Типова послідовність подій і дій для встановлення з'єднання може бути наступна:<br /> <br /> :1. Подія і Дія 0: Подія - це запит з'єднання від більш високого рівня. Дія полягає в тому, що пристрій L2CAP посилає пакет запиту віддаленого L2CAP. Цей пакет на віддалене пристрій доставляє baseband.&lt;br&gt;<br /> :2. Подія і Дія 1: Віддалений L2CAP отримує цей пакет і відповідає з пакетом у відповідь підключення. Перед виконанням L2CAP контактує з віднесеним додатком, щоб перевірити, чи буде потрібний запит фактично оброблено тим додатком.&lt;br&gt;<br /> :3. Подія і Дія 2: Прийом у відповідь пакету - подія для локального пристрою L2CAP. Взаємодія запрошувати про параметри конфігурації: максимальний модуль payload і межі часу очікування.&lt;br&gt;<br /> :4. Подія і Дія 3: Запит конфігурації - подія для віддаленого L2CAP. Його дія - відповідь конфігурації. Також, можна посилати його власної конфігурації запит про додаткові параметри.&lt;br&gt;<br /> :5. Подія і Дія 4: Вищезгаданий пакет - подія для місцевого пристрою. Воно відповідає з відповіддю конфігурації.<br /> <br /> Ініціатором в місцевому пристрої виступає L2CAP, адресатом - L2CAP в пункті доступу або іншому пристрої Bluetooth, з яким входить у контакт. Зверніть увагу, що за вказаним на стрілках, що вказують до ініціатора або адресату - події для L2CAP, в той час як стрілки, що вказують за межі - дії. Назви, що починаються з L2CAP, є з'єднаннями між двома L2CAP на різних пристроях. Вертикальні рядки LP - Менеджери Зв'язки в цих двох пристроях. Назви, що починаються з WA, представляють собою з'єднання з додатком більш високого рівня, для якого встановлюється канал.<br /> <br /> Стану OPEN відзначають інтервал з'єднання додатків. Останні кроки у вищезгаданій таблиці відносяться до роз'єднання. Тепер можуть бути передані дані програми або можуть бути виконані [[процедури захисту]].<br /> <br /> :'''Зв'язок додатків'''<br /> <br /> Прикладні дані будуть тепер передані через з'єднання, оскільки всі визначені процедури встановлення з'єднання Bluetooth були виконані. Додатка необхідно запустити протокол більш високого рівня L2CAP. Bluetooth було визначено три використовуваних протоколу. Це:<br /> :'''RFCOMM'''&lt;br&gt;<br /> Це емуляція послідовного порту через бездротове з'єднання.&lt;br&gt;<br /> :'''SDP'''&lt;br&gt;<br /> Це Service Discovery Protocol, який допомагає пристроям виявити доступні послуги поблизу.&lt;br&gt;<br /> :'''TCS'''&lt;br&gt;<br /> Це Telephony Control Protocol Specification, описує управління запитом і передачу сигналів голосових каналів через Bluetooth. Всі користувальницькі додатки і інші існуючі механізми доступу до мережі, наприклад, IP TCP, PPP, IrDA OBEX, WAP і HomeRF можуть бути здійснені за рівнем L2CAP або вищезазначеним трьом протоколами, якщо додаток вибере використання їхніх послуг.<br /> <br /> Додаток в результаті повідомить, що більше не потрібно підключення, якщо воно не було зафіксовано протягом часу запуску програми. LMP посилає пакет LMP_detach пакет на віддалене пристрій, на який не потрібно відповідь. Відбувається роз'єднання.<br /> <br /> = Профілі Bluetooth =<br /> <br /> • Advanced Audio Distribution Profile (A2DP)<br /> <br /> A2DP розроблений для передачі двоканального стерео аудіопотоку, наприклад музики, до безпровідної гарнітури або будь-якого іншого пристрою. Профіль повністю підтримує низькокомпресуючий кодек Sub_Band_Codec (SBC) і опційно підтримує MPEG-1,2 аудіо, MPEG-2,4 ААС і ATRAC, здатний підтримувати кодеки визначені виробником.<br /> <br /> == Audio / Video Remote Control Profile (AVRCP) ==<br /> <br /> Цей профіль розроблений для управління стандартними функціями телевізорів, Hi-Fi устаткування і інше. Тобто дозволяє створювати пристрою з функціями дистанційного керування. Може використовуватися в сумісності з профілями A2DP або VDPT.<br /> <br /> == Basic Imaging Profile (BIP) ==<br /> <br /> Профіль розроблений для пересилки зображень між пристроями і включає можливість зміни розміру зображення і конвертацію в підтримуваний формат приймаючого пристрою.<br /> <br /> == Basic Printing Profile (BPP) ==<br /> <br /> Профіль дозволяє пересилати текст, e-mails, vCard і інші елементи на принтер. Профіль не вимагає від принтера специфічних драйверів, що вигідно відрізняє його від HCRP.<br /> <br /> == Common ISDN Access Profile (CIP) ==<br /> <br /> Профіль для доступу пристроїв до ISDN.<br /> <br /> == Cordless Telephony Profile (CTP) ==<br /> <br /> Профіль безпровідної телефонії.<br /> <br /> == Device ID Profile (DID) ==<br /> <br /> Профіль дозволяє ідентифікувати клас пристрою, виробника, версію продукту.<br /> <br /> == Dial-up Networking Profile (DUN) ==<br /> <br /> Протокол надає стандартний доступ до інтернету або іншого телефонного сервісу через Bluetooth. Базується на SPP, включає PPP і AT команди визначені в специфікації ETSI.<br /> <br /> == Fax Profile (FAX) ==<br /> <br /> Профіль надає інтерфейс між мобільним або стаціонарним телефоном і ПК на якому встановлено програмне забезпечення для факсів. Підтримує ITU T.31 і ITU T.32 набір AT ко-манд. Голосовий дзвінок або передача даних профілем не підтримується.<br /> <br /> == File Transfer Profile (FTP_profile) ==<br /> <br /> Профіль забезпечує доступ до файлової системи пристрою. Включає стандартний набір команд FTP, що дозволяє отримувати список директорій, зміни директорій, отримувати, передавати і видаляти файли. В якості транспорту використовується OBEX, базується на GOEP.<br /> <br /> == General Audio / Video Distribution Profile (GAVDP) ==<br /> <br /> Профіль є базою для A2DP і VDP.<br /> <br /> == Generic Access Profile (GAP) ==<br /> <br /> Профіль є базою для решти всіх профілів.<br /> <br /> == Generic Object Exchange Profile (GOEP) ==<br /> <br /> Профіль є базою для інших профілів передачі даних, базується на OBEX.<br /> <br /> == Hard Copy Cable Replacement Profile (HCRP) ==<br /> <br /> Профіль надає просту альтернативу кабельного з'єднання між пристроєм і принтером. Мінус профілю в тому, що для принтера необхідні специфічні драйвера, що робить профіль не універсальним.<br /> <br /> == Hands-Free Profile (HFP) ==<br /> <br /> Профіль використовується для з'єднання безпровідної гарнітури і телефону, передає монозвук в одному каналі.<br /> <br /> == Human Interface Device Profile (HID) ==<br /> <br /> Забезпечує підтримку пристроїв з HID (Human Interface Device), таких як мишки, джойстики, клавіатури та інші. Використовує повільний канал, працює на зниженій потужності.<br /> <br /> == Headset Profile (HSP) ==<br /> <br /> Профіль використовується для з'єднання безпровідної гарнітури і телефону. Підтримує мінімальний набір AT команд специфікації GSM для забезпечення можливості здійснювати дзвінки, відповідати на дзвінки, завершувати дзвінок, настроювати гучність.<br /> Підтримка гарнітурою профілю Headset (&quot;навушники&quot;). Профіль - набір функцій або можливостей, доступних для певного пристрою Bluetooth. Для спільної роботи Bluetooth-пристроїв необхідно, щоб всі вони підтримували загальний профіль. Через профіль Headset, за наявності Bluetooth 1.2 і вище, а також при його підтримці головним пристроєм, можна виводити на гарнітуру весь звуковий супровід роботи телефону. Наприклад, прослуховувати на гарнітурі всі сигнали підтвердження операцій, mp3-музыку з плеєра, мелодії дзвінка, звуковий ряд відеороликів. Також з підтримкою даного профілю з'являється можливість міняти гучність, здійснювати дзвінки, а також відповідати або відхиляти їх безпосередньо з гарнітури. Гарнітури, що підтримують такий профіль мають можливість передачі стереозвуку, на відміну від моделей, які підтримують тільки профіль Hands-Free.<br /> <br /> == Intercom Profile (ICP) ==<br /> <br /> Забезпечує голосові дзвінки між Bluetooth-сумісними пристроями.<br /> <br /> == LAN Access Profile (LAP) ==<br /> <br /> LAN Access profile забезпечує можливість доступу Bluetooth-пристроям до обчислювальних мереж LAN, WAN або Internet за допомогою іншого Bluetooth-пристроя, який має фізичне підключення до цих мереж. Bluetooth-пристрій використовує PPP поверх RFCOMM для установки з'єднання. LAP також допускає створення ad-hoc Bluetooth-сетей.<br /> <br /> == Object Push Profile (OPP) ==<br /> <br /> Базовий профіль для пересилки «об'єктів», таких як зображення, віртуальні візитні картки і ін. Передачу даних ініціює відправляючий пристрій (клієнт), а не приймальний (сервер).<br /> <br /> == Personal Area Networking Profile (PAN) ==<br /> <br /> Профіль дозволяє використовувати протокол Bluetooth Network Encapsulation як транспорт через Bluetooth-соединение.<br /> <br /> == Phone Book Access Profile (PBAP) ==<br /> <br /> Профіль дозволяє обмінюватися записами телефонних книг між пристроями.<br /> <br /> == Serial Port Profile (SPP) ==<br /> <br /> Профіль базується на специфікації ETSI TS07.10 і використовує протокол RFCOMM. Профіль емулює послідовний порт, надаючи можливість заміни стандартного RS-232 безпровідним з'єднанням. Є базовим для профілів DUN, FAX, HSP і AVRCP.<br /> <br /> == Service Discovery Application Profile (SDAP) ==<br /> <br /> Профіль використовується для надання інформації про профілі, які використовує пристрій-сервер.<br /> <br /> == SIM Access Profile (SAP, SIM) ==<br /> <br /> Профіль дозволяє дістати доступ до SIM-карти телефону, що дозволяє використовувати одну SIM-карту для декількох пристроях.<br /> <br /> == Synchronisation Profile (SYNCH) ==<br /> <br /> Профіль дозволяє синхронізувати особисті дані (PIM). Профіль запозичений із специфікації інфрачервоного зв'язку і адаптований групою Bluetooth SIG.<br /> <br /> == Video Distribution Profile (VDP) ==<br /> <br /> Профіль дозволяє передавати потокове відео. Підтримує H.263, стандарти MPEG-4 Visual Simple Profile, H.263 profiles 3, profile 8 підтримуються опціонально і не містяться в специфікації.<br /> <br /> == Wireless Application Protocol Bearer (WAPB) ==<br /> <br /> Протокол для організації P-to-P (Point-to-Point) з'єднання через Bluetooth.<br /> <br /> = Безпека Bluetooth =<br /> <br /> У червні 2006 року Авіша Вул (Avishai Wool) і Янів Шакед (Yaniv Shaked) опублікували статтю, що містить докладний опис атаки на bluetooth-пристрої. Матеріал містив опис як активної, так і пасивної атаки, що дозволяє дістати PIN код пристрою і надалі здійснити з'єднання з даним пристроєм. Пасивна атака дозволяє відповідно екіпірованому зловмисникові «підслуховувати» (sniffing) процес ініціалізації з'єднання і надалі використовувати отримані в результаті прослушки і аналізу дані для встановлення з'єднання (spoofing). Однозначно, для проведення даної атаки зловмисникові потрібно знаходиться в безпосередній близькості і безпосередньо у момент встановлення зв'язку. Це не завжди можливо. Тому з’явилася ідея активної атаки. Була виявлена можливість відправки особливого повідомлення в певний момент, що дозволяє почати процес ініціалізації з пристроєм зловмисника. Обидві процедури злому достатньо складні і включають декілька етапів, основний з яких збір пакетів даних і їх аналіз. Самі атаки засновані на вразливості в механізмі аутентифікації і створення ключа-шифру між двома пристроями. І тому перед викладом механізму атак розглянемо механізм ініціалізації bluetooth-з’єднання.<br /> <br /> == Вразливості і атаки Bluetooth ==<br /> <br /> === Базова pairing атака (атака на сполучення) ===<br /> <br /> Проаналізуємо дані, обмін якими йде впродовж процесу сполучення:<br /> <br /> [[Файл: Данні.jpg]]<br /> <br /> Представимо ситуацію: зловмисникові вдалося прослуховувати ефір і під час процедури сполучення, він перехопив і зберіг всі повідомлення. Далі знайти PIN можна використовуючи перебір.<br /> <br /> Перш за все необхідно скласти сам алгоритм перебору. Ми маємо в своєму розпорядженні перехоплені величини IN_RAND (він нешифрований) і BD_ADDR (нагадаємо, що адреси пристроїв видно в ефірі) і запускаємо алгоритм E22. Йому передаємо вищеперелічені дані і наш передбачуваний PIN. В результаті ми набудемо передбачуваного значення Kinit. Виглядає воно зразково так:<br /> <br /> Kinit = E22[IN_RAND, BD_ADDR(B), PIN'] де PIN' передбачуваний нами PIN-код<br /> <br /> Далі, повідомлення 2 і 3 піддаються XOR з тільки що отриманим Kinit. Отже, наступним кроком ми отримаємо LK_RAND(A) і LK_RAND(B) в чистому вигляді. Тепер ми можемо вирахувати передбачуване значення Kab, для чого проробляємо наступну операцію:<br /> <br /> LK_K(A)= E21[BD_ADDR(A), LK_RAND(A)] де LK_K(A|B) це проміжні величини<br /> <br /> LK_K(B)= E21[BD_ADDR(B), LK_RAND(B)]<br /> <br /> Kab = LK_K(A) XOR LK_K(B)<br /> <br /> Перевіримо PIN. Візьмемо отриманий Kab і перехоплений AU_RAND(A) і обчислимо SRES(A).<br /> <br /> Після порівнюємо отриманий результат з SRES(A)', номер, що зберігається в повідомлен-ні, 5:<br /> <br /> SRES(A)= E1[AU_RAND(A), Kab, BD_ADDR(B)]<br /> <br /> Якщо SRES(A)== SRES(A)' PIN успішно вгаданий. Інакше повторюємо послідовність дій спочатку з новою величиной PIN'.<br /> <br /> Першим, хто відмітив цю уразливість, був англієць Оллі Вайтхауз (Ollie Whitehouse) в квітні 2004 року. Він першим запропонував перехопити повідомлення під час сполучення і спробувати обчислити PIN методом перебору, використовуючи отриману інформацію. Проте, метод має один істотний недолік: атаку можливо провести тільки у випадку, якщо вдалося підслуховувати всі аутентифікаційні дані. Іншими словами, якщо зловмисник знаходився поза ефіром під час початку сполучення або ж упустив якусь величину, то він не має можливості продовжити атаку.<br /> <br /> === Re-pairing атака (атака на пересполучений) ===<br /> <br /> Вулу і Шакеду вдалося знайти вирішення труднощів, пов'язаних з атакою Вайтхауза. Був розроблений другий тип атаки. Якщо процес сполучення вже початий і дані упущені, ми не зможемо закінчити атаку. Але був знайдений вихід. Потрібно змусити пристрої спочатку ініціювати процес сполучення (звідси і назва). Дана атака дозволяє у будь-який момент почати вищеописану pairing атаку.<br /> <br /> Розглянемо наступну ситуацію. Допустимо, що пристрої вже встигли зв'язатися, зберегли ключ Kab і приступили до Mutual authentication. Від нас потрібно змусити пристрої наново почати pairing. Всього було запропоновано три методи атаки на переспряження, причому всі з них залежно від якості реалізації bluetooth-ядра конкретного пристрою. Нижче приведені методи в порядку убування ефективності:<br /> <br /> 1) За pairing слідує фаза аутентифікації. Master-пристрій посилає AU_RAND і чекає у відповідь SRES. У стандарті декларує можливість втрати ключа зв'язку. У такому разі slave посилає «LMP_not_accepted», повідомляючи master про втрату ключа. Тому основна мета зловмисника відстежити момент відправки AU_RAND master-пристрієм і у відповідь упровадити пакет LMP_not_accepted, що містить. Реакцією master буде реинициализация процесу pairing. Причому це приведе до анулювання ключа зв'язку на обох пристроях.<br /> <br /> 2) Якщо встигнути відправити IN_RAND slave-пристрію безпосередньо перед відправкою master-пристроєм величини AU_RAND, то slave буде упевнений, що на стороні master загублений ключ зв'язку. Це знову ж таки приведе до процесу реинициализации сполучення, але вже ініціатором буде slave.<br /> <br /> 3) Зловмисник чекає відправки master-пристроєм AU_RAND і відправляє у відповідь випадково SRES, що згенерував. Спроба аутентифікації провалена. Далі слідує низка повторних спроб аутентифікації(кількість залежить від особливостей реалізації пристроїв). За умови, що зловмисник продовжує вводити master-пристрій в оману, незабаром (по лічильнику невдалих спроб) пристроями буде ухвалено рішення об реинициализации сполучення.<br /> <br /> Використавши будь-який з цих методів, зловмисник може приступити до базової атаки на сполучення. Таким чином, маючи в арсеналі ці дві атаки, зловмисник може безперешкодно викрасти PIN-код. Далі маючи PIN-код він зможе встановити з'єднання з будь-яким з цих пристроїв. І варто врахувати, що в більшості пристроїв безпека на рівні служб, доступних через bluetooth, не забезпечується на належному рівні. Більшість розробників роблять ставку саме на безпеку встановлення сполучення. Тому наслідки дій зловмисника можуть бути різними: від крадіжки записника телефону до встановлення вихідного виклику з телефону жертви і використання його як прослуховуючого пристрою.<br /> <br /> Ці методи описують, як примусити пристрої «забути» link key, що само по собі веде до повторного pairing, а значить, зловмисник може підслуховувати весь процес із самого початку, перехопити всі важливі повідомлення і підібрати PIN.<br /> <br /> == Оцінка часу підбору PIN-кода ==<br /> <br /> У протоколі Bluetooth активно використовуються алгоритми E22, E21, E1, засновані на шифрі SAFER+. Те що вразливість відноситься до критичних підтвердив Брюс Шнайер (Bruce Schneier). Підбір PIN-a на практиці чудово працює. Нижче приведені результати отримані на Pentium IV на 3 Ггц:<br /> <br /> [[Файл:Розшифрування.JPG]]<br /> <br /> Конкретні реалізації вищеописаних атак можуть працювати з різною швидкістю. Способів оптимізації дуже багато: особливі налаштування компілятора, різні реалізації циклів, умов і арифметичних операцій. Авіша Вул (Avishai Wool) і Янів Шакед (Yaniv Shaked) зробили прорив, знайшовши спосіб скоротити час перебору PIN-кода в рази. Ця оптимізація виходить за рамки даної статті, але, варто відзначити, що мова йде про оптимізації базових алгоритмів стека bluetooth. В світлі сучасних технологій (зокрема nVidia CUDA) результати могли бути ще краще.<br /> <br /> Збільшення довжини PIN-кода не є панацеєю і лише трохи збільшує час перебору. Тільки сполучення пристроїв в безпечному місці може частково захистити від описаних атак. Приклад bluetooth гарнітура або автомобільний handsfree. Ініціалізація зв'язку (при включенні) з даними пристроями може відбуватися багато разів протягом дня, і не завжди у користувача є можливість знаходитися при цьому в захищеному місці. Втім, атаки подібного вигляду не будуть дуже популярні, принаймні, поки не буде реалізовано доступних апаратних засобів і універсальних програмних пакетів.<br /> <br /> Впровадження NFC є ефективним рішенням проти даного виду атак, але в цілому, ситуація не зміниться на краще до появи на ринку достатньої кількості рішень на Bluetooth 2.1 (з підтримкою NFC), а через їх зворотну сумісність з попередніми версіями протоколу, вищевикладені атаки будуть актуальні ще достатньо тривалий час.<br /> <br /> = Питання до технології Bluetooth =<br /> <br /> #В чому полягає суть методу FHSS?<br /> #У чому переваги Bluetooth 2.1 від 2.0?<br /> #Суть профілю Bluetooth Headset Profile (HSP).<br /> #Який радіус роботи пристроїв BT1 і BT2?<br /> #Які є три етапи установки зв'язку bluetooth?<br /> #Що можна сказати про безпеку bluetooth з'єднання?<br /> #Які можливості надає профіль Audio / Video Remote Control Profile (AVRCP)?<br /> #Опишіть процес забезпечення безпеки?<br /> #Яким чином здійснюється зв'язок між двома телефонами по Bluetooth<br /> #Яке призначення профілю Fax Profile (FAX)<br /> #Принципи методів атаки на переспряження<br /> #Основні недоліки Bluetooth?<br /> #Хто зробив прорив, знайшовши спосіб скоротити час перебору PIN-кода в рази?<br /> #Чим відрізняється пасивна атака на PIN-код від активної?<br /> #Для чого був розроблений профіль Basic Imaging Profile (BIP)?<br /> #Що таке інтерференція?<br /> #Як здійснюється передача?Пакетами?Якщо так то яка величина пакета?<br /> #Чи має блютус MAC-адреси?<br /> <br /> = Ресурси Internet =<br /> <br /> * http://www.bluetooth.org — офіційний сайт групи розробників технології (містить специфікації)<br /> * http://www.bluetooth.com — офіційний сайт для користувачів технології<br /> * http://www.bluesoleil.com<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> [[category:Комп'ютерні мережі]]</div>

ENergyKos https://wiki.cusu.edu.ua/index.php/Gigabit_Ethernet 2012-09-17T05:27:17Z

<p>ENergyKos: /* Історія */</p> <hr /> <div> <br /> == '''Gigabit Ethernet'' ==<br /> <br /> <br /> Мережа '''Gigabit Ethernet''' - це природний, еволюційний шлях розвитку концепції, закладеної в стандартній мережі [[Ethernet]]. Безумовно, вона успадковує й всі недоліки своїх прямих попередників, наприклад, негарантований час доступу до мережі. Однак величезна пропускна здатність приводить до того, що завантажити мережу до тих рівнів, коли цей фактор стає визначальним, досить важко. Зате збереження наступності дозволяє досить просто з'єднувати сегменти [[Ethernet]], [[Fast Ethernet]] й Gigabit Ethernet у мережу, і, саме головне, переходити до нових швидкостей поступово, уводячи гігабітні сегменти тільки на самих напружених ділянках мережі. До того ж далеко не скрізь така висока пропускна здатність дійсно необхідна.<br /> <br /> У мережі Gigabit Ethernet зберігається метод доступу [[CSMA/CD]], використовуються ті ж формати пакетів (кадрів) і ті ж їхні розміри. Не потрібно ніякого перетворення протоколів у місцях з'єднання із сегментами [[Ethernet]] й [[Fast Ethernet]]. Єдине, що потрібно, - це узгодження швидкостей обміну, тому головною областю застосування Gigabit Ethernet стане в першу чергу з'єднання концентраторів Ethernet й Fast Ethernet між собою.<br /> <br /> З появою швидкодіючихих серверів і поширенням персональних комп'ютерів класу &quot;high-end&quot; переваги Gigabit Ethernet стають усе більш явними. Так, 64-розрядна системна магістраль PCI, уже фактичний стандарт, цілком досягає необхідної для такої мережі швидкості передачі даних.<br /> <br /> <br /> == Загальна характеристика стандарту ==<br /> <br /> Достатньо швидко після появи на ринку продуктів Fast Ethernet мережеві інтегратори і адміністратори відчули певні обмеження при побудові корпоративних мереж. У багатьох випадках сервери, підключені по 100-мегабитному каналу, перенавантажували магістралі мереж, що працюють також на швидкості 100 Мбіт/с - магістралі FDDI і Fast Ethernet. Відчувалася потреба в наступному рівні ієрархії швидкостей. У 1995 році вищий рівень швидкості могли надати тільки комутатори АТМ, а за відсутності у той час зручних засобів міграції цієї технології в локальні мережі (хоча специфікація LAN Emulation - LANE була прийнята на початку 1995 року, практична її реалізація була попереду) упроваджувати їх в локальну мережу майже ніхто не вирішувався. Крім того, технологія АТМ відрізнялася дуже високим рівнем вартості.<br /> <br /> Тому логічним виглядав наступний крок, зроблений IEEE, - через 5 місяців після остаточного ухвалення стандарту Fast Ethernet в червні 1995 року дослідницькій групі по вивченню високошвидкісних технологій IEEE було наказано зайнятися розглядом можливості вироблення стандарту Ethernet з ще вищою бітовою швидкістю.<br /> <br /> Літом 1996 року було оголошено про створення групи 802.3z для розробки протоколу, максимально подібного Ethernet, але з бітовою швидкістю 1000 Мбіт/с. Як і у разі Fast Ethernet, повідомлення було сприйняте прихильниками Ethernet з великим ентузіазмом.<br /> <br /> Основною причиною ентузіазму була перспектива такого ж плавного перекладу магістралей мереж на Gigabit Ethernet, подібно до того, як були переведені на Fast Ethernet переобтяжені сегменти Ethernet, розташовані на нижніх рівнях ієрархії мережі. До того ж досвід передачі даних на гигабитных швидкостях вже був, як в територіальних мережах (технологія SDH), так і в локальних - технологія Fibre Channel, яка використовується в основному для підключення високошвидкісної периферії до великих комп'ютерів і передає дані по волоконно-оптичному кабелю з швидкістю, близькою до гигабитной, за допомогою надмірної коди 8В/10В.<br /> <br /> У утворений для узгодження зусиль в цій області Gigabit Ethernet Alliance із самого початку увійшли такі флагмани галузі, як Bay Networks, Cisco Systems і 3Com. За рік свого існування кількість учасників Gigabit Ethernet Alliance істотно виросла і налічує зараз більше 100. Як перший варіант фізичного рівня був прийнятий рівень технології Fiber Channel, з її кодом 8В/10В (як і у разі Fast Ethernet, коли для прискорення робіт був прийнятий відпрацьований фізичний рівень FDDI).<br /> <br /> Перша версія стандарту була розглянута в січні 1997 року, а остаточно стандарт 802.3z був прийнятий 29 червня 1998 року на засіданні комітету IEEE 802.3. Роботи по реалізації Gigabit Ethernet на витій парі категорії 5 були передані спеціальному комітету 802.Заb, який вже розглянув декілька варіантів проекту цього стандарту, причому з липня 1998 року проект придбав достатньо стабільний характер.<br /> <br /> Не чекаючи ухвалення стандарту, деякі компанії випустили перше устаткування Gigabit Ethernet на оптоволоконному кабелі вже до літа 1997 року.<br /> <br /> Основна ідея розробників стандарту Gigabit Ethernet полягає в максимальному збереженні ідей класичної технології Ethernet досягши бітової швидкості в 1000 Мбіт/с.<br /> <br /> Оскільки при розробці нової технології природно чекати деяких технічних новинок, що йдуть в загальному руслі розвитку мережевих технологій, то важливо відзначити, що Gigabit Ethernet, так само як і його менш швидкісні побратими, на рівні протоколу не підтримуватиме:<br /> <br /> - якість обслуговування;<br /> <br /> - надмірні зв'язки;<br /> <br /> - тестування працездатності вузлів і устаткування (у останньому випадку - за винятком тестування зв'язку порт - порт, як це робиться для Ethernet 10Base-T і 10Base-F і Fast Ethernet).<br /> <br /> Все три названі властивості вважаються вельми перспективними і корисними в сучасних мережах, а особливо в мережах найближчого майбутнього. Чому ж автори Gigabit Ethernet відмовляються від них?<br /> <br /> З приводу якості обслуговування коротко можна відповісти так: «сила є - розуму не треба». Якщо магістраль мережі працюватиме з швидкістю в 20 000 разів що перевищує середню швидкість мережевої активності клієнтського комп'ютера і в 100 разів що перевищує середню мережеву активність сервера з мережевим адаптером 100 Мбіт/с, то про затримки пакетах на магістралі у багатьох випадках можна не піклуватися взагалі. При невеликому коефіцієнті завантаження магістралі 1000 Мбіт/с черги в комутаторах Gigabit Ethernet будуть невеликими, а час буферизації і комутації на такій швидкості складає одиниці і навіть долі мікросекунд.<br /> <br /> Ну а якщо все ж таки магістраль завантажиться на достатню величину, то пріоритет чутливому до затримок або вимогливому до середньої швидкості трафіку можна надати за допомогою техніки пріоритетів в комутаторах - відповідні стандарти для комутаторів вже прийняті. Зате можна буде користуватися вельми простій (майже як Ethernet) технологією, принципи роботи якої відомі практично всім мережевим фахівцям.<br /> <br /> Головна ідея розробників технології Gigabit Ethernet полягає в тому, що існує і існуватиме вельми багато мереж, в яких висока швидкість магістралі і можливість призначення пакетам пріоритетів в комутаторах будуть цілком достатня для забезпечення якості транспортного обслуговування всіх клієнтів мережі. І лише в тих окремих випадках, коли і магістраль достатньо завантажена, і вимоги до якості обслуговування дуже жорсткі, потрібно застосовувати технологію АТМ, яка дійсно за рахунок високої технічної складності дає гарантії якості обслуговування для всіх основних видів трафіку.<br /> <br /> Надмірні зв'язки і тестування устаткування не підтримуватимуться технологією Gigabit Ethernet через те, що з цими завданнями добре справляються протоколи вищих рівнів, наприклад Spanning Tree, протоколи маршрутизації і тому подібне Тому розробники технології вирішили, що нижній рівень просто повинен швидко передавати дані, а складніші і більш завдання (наприклад, приоритезация трафіку), що рідко зустрічаються, повинні передаватися верхнім рівням.<br /> <br /> Що ж загального є в технології Gigabit Ethernet в порівнянні з технологіями Ethernet і Fast Ethernet?<br /> <br /> - Зберігаються всі формати кадрів Ethernet.<br /> <br /> - Як і раніше існуватимуть напівдуплексна версія протоколу, що підтримує метод доступу CSMA/CD, і повнодуплексна версія, що працює з комутаторами. З приводу збереження напівдуплексної версії протоколу сумніву були ще у розробників Fast Ethernet, оскільки складно змусити працювати алгоритм CSMA/CD на високих швидкостях. Проте метод доступу залишився незмінним в технології Fast Ethernet, і його вирішили залишити в новій технології Gigabit Ethernet. Збереження недорогого рішення для середовищ, що розділяються, дозволить застосувати Gigabit Ethernet в невеликих робочих групах, що мають швидкі сервери і робочі станції.<br /> <br /> - Підтримуються всі основні види кабелів, використовуваних в Ethernet і Fast Ethernet: волоконно-оптичний, витаючи пара категорії 5, коаксиал.<br /> <br /> Проте розробникам технології Gigabit Ethernet для збереження приведених вище властивостей довелося внести зміни не тільки до фізичного рівня, як це було у разі Fast Ethernet, але і в рівень MAC.<br /> <br /> Перед розробниками стандарту Gigabit Ethernet стояло дещо важко вирішуваних проблем. Одним з них було завдання забезпечення прийнятного діаметру мережі для напівдуплексного режиму роботи. У зв'язку з обмеженнями, що накладаються методом CSMA/CD на довжину кабелю, версія Gigabit Ethernet для середовища, що розділяється, допускала б довжину сегменту всього в 25 метрів при збереженні розміру кадрів і всіх параметрів методу CSMA/CD незмінними. Оскільки існує велика кількість застосувань, коли потрібно підвищити діаметр мережі хоч би до 200 метрів, необхідно було якимсь чином вирішити цю задачу за рахунок мінімальних змін в технології Fast Ethernet.<br /> <br /> Іншим складним завданням було досягнення бітової швидкості 1000 Мбіт/с на основних типах кабелів. Навіть для оптоволокна досягнення такої швидкості представляє деякі проблеми, оскільки технологія Fibre Channel, фізичний рівень якої був узятий за основу для оптоволоконної версії Gigabit Ethernet, забезпечує швидкість передачі даних всього в 800 Мбіт/с (бітова швидкість на лінії рівна в цьому випадку приблизно 1000 Мбіт/с, але при методі кодування 8В/10В корисна бітова швидкість на 20% менше швидкості імпульсів на лінії).<br /> <br /> І нарешті, найскладніше завдання - підтримка кабелю на витій парі. Таке завдання на перший погляд здається нерозв'язним - адже навіть для 100-мегабитных протоколів довелося використовувати достатньо складні методи кодування, щоб укласти спектр сигналу в смугу пропускання кабелю. Проте успіхи фахівців з кодування, що виявилися останнім часом в нових стандартах модемів, показали, що завдання має шанси на рішення. Щоб не гальмувати ухвалення основної версії стандарту Gigabit Ethernet, що використовує оптоволокно і коаксиал, був створений окремий комітет 802.3ab, який займається розробкою стандарту Gigabit Ethernet на витій парі категорії 5.<br /> <br /> Всі ці завдання були успішно вирішені.<br /> <br /> == Типи сегментів ==<br /> <br /> Номенклатура сегментів мережі Gigabit Ethernet у цей час містить у собі наступні типи:<br /> <br /> * '''1000BASE-SX''' - сегмент на мультимодовому оптоволоконому кабелі з довжиною хвилі світлового сигналу 850 нм (довжиною до 500 метрів). Використовуються лазерні передавачі.<br /> <br /> * '''1000BASE-LX''' - сегмент на мультимодовому (довжиною до 500 метрів) і одномодовому (довжиною до 2000 метрів) оптоволоконому кабелі з довжиною хвилі світлового сигналу 1300 нм. Використовуються лазерні передавачі.<br /> <br /> * '''1000BASE-CX''' - сегмент на екранованій крученій парі (довжиною до 25 метрів).<br /> <br /> * '''1000BASE-T''' (стандарт [[IEEE]] 802.3ab) - сегмент на зчетвереній неекранованій крученій парі категорії 5 (довжиною до 100 метрів). Використовується 5-рівневе кодування (PAM-5), причому в повнодуплексному режимі передача ведеться по кожній парі у двох напрямках.<br /> <br /> {| class=&quot;wikitable&quot; <br /> !Назва<br /> !<br /> !Відстань<br /> |-<br /> | 1000BASE-CX<br /> | Збалансований мідний кабель<br /> | 25 метрів<br /> |-<br /> | 1000BASE-SX<br /> | багатомодове волокно<br /> | 550 метрів<br /> |-<br /> | 1000BASE-LX<br /> | Одномодове волокно<br /> | 5&amp;nbsp;км<br /> |-<br /> | 1000BASE-SX<br /> | Багатомодове волокно використовується 850&amp;nbsp;nm довжина хвилі<br /> | 550 метрів<br /> |-<br /> | 1000BASE-LH<br /> | Одномодове або Багатомодове волокно використовується 1310&amp;nbsp;nm довжина хвилі<br /> | 10&amp;nbsp;км<br /> |-<br /> | 1000BASE-ZX <br /> | Одномодове волокно на 1550&amp;nbsp;nm довжина хвилі<br /> | ~ 70&amp;nbsp;км<br /> |-<br /> | 1000BASE-LX10<br /> | Одномодове волокно використовується 1310&amp;nbsp;nm довжина хвилі<br /> | 10&amp;nbsp;км<br /> |-<br /> | 1000BASE-BX10<br /> | Одномодове волокно, по single-strand fiber: 1490&amp;nbsp;nm прямий канал 1310&amp;nbsp;nm зворотній канал<br /> | 10&amp;nbsp;км<br /> |-<br /> | 1000BASE-T<br /> | Вита пара (CAT-5, CAT-5e, CAT-6, or CAT-7)<br /> | 100 метрів<br /> |-<br /> | 1000BASE-TX<br /> | Вита пара (CAT-6, CAT-7)<br /> | 100 метрів<br /> |-<br /> |}<br /> <br /> == Принципи роботи ==<br /> <br /> Спеціально для мережі Gigabit Ethernet запропонований метод кодування переданої інформації 8У/10У, побудований по тому ж принципі, що й код 4У/5У мережі FDDI (крім 1000BASE-T). Таким чином, восьми бітам інформації, яку потрібно передати, ставиться у відповідність 10 біт, переданих по мережі. Цей код дозволяє зберегти самосинхронізацію, легко виявляти несучу (факт передачі), але не вимагає подвоєння смуги пропущення, як у випадку манчестерського коду.<br /> <br /> Для збільшення 512-бітного інтервалу мережі Ethernet, що відповідає мінімальній довжині пакета, (51,2 мкс у мережі [[Ethernet]] й 5,12 мкс у мережі Fast Ethernet), розроблені спеціальні методи. Зокрема, мінімальна довжина пакета збільшена до 512 байт (4096 біт). У противному випадку часовий інтервал 0,512 мкс надмірно обмежував би граничну довжину мережі Gigabit Ethernet. Всі пакети з довжиною менше 512 байт розширюються до 512 байт. Поле розширення вставляється в пакет після поля контрольної суми. Це вимагає додаткової обробки пакетів, але зате максимально припустимий розмір мережі стає в 8 разів більше, ніж без прийняття таких мір.<br /> <br /> Крім того, в Gigabit Ethernet передбачена можливість блокового режиму передачі пакетів (frame bursting). При цьому абонент, що одержав право передавати й, що має для передачі кілька пакетів, може передати не один, а кілька пакетів, послідовно, причому адресованих різним абонентам-одержувачам. Додаткові передані пакети можуть бути тільки короткими, а сумарна довжина всіх пакетів блоку не повинна перевищувати 8192 байта. Таке рішення дозволяє знизити кількість захватів мережі й зменшити число колізій. При використанні блокового режиму розширюється до 512 байт тільки перший пакет блоку для того, щоб перевірити, немає чи в мережі колізій. Інші пакети до 512 байт можуть не розширюватися.<br /> <br /> Передача в мережі Gigabit Ethernet виробляється як у напівдуплексному режимі (зі збереженням методу доступу [[CSMA/CD]]), так й у більше швидкому повнодуплексному режимі (аналогічно попередньої мережі Fast Ethernet). Очікується, що повнодуплексний режим, що не накладає обмежень на довжину мережі (крім обмежень у зв'язку із загасанням сигналу в кабелі) і забезпечуючий відсутність конфліктів, стане в майбутньому основним для Gigabit Ethernet.<br /> <br /> <br /> == Застосування ==<br /> <br /> Мережа Gigabit Ethernet, насамперед, знаходить застосування в мережах, що поєднує комп'ютери великих підприємств, які розташовуються в декількох будинках. Вона дозволяє за допомогою відповідних комутаторів, що перетворюють швидкості передачі, забезпечити канали зв'язку з високою пропускною здатністю між окремими частинами складної мережі або лінії зв'язку комутаторів з швидкодіючими серверами.<br /> Імовірно, у ряді випадків Gigabit Ethernet буде витісняти оптоволокону мережу FDDI, що у цей час всі частіше використовується для об'єднання в мережу декількох локальних мереж, у тому числі, і Ethernet. Правда, FDDI може зв'язувати абонентів, що перебувають набагато далі друг від друга, але по швидкості передачі інформації Gigabit Ethernet істотно перевершує FDDI.<br /> <br /> == Засоби забезпечення діаметру мережі в 200 м на середовищі, що розділяється ==<br /> <br /> Для розширення максимального діаметру мережі Gigabit Ethernet в напівдуплексному режимі до 200 м розробники технології зробили достатньо природні заходи, що грунтуються на відомому співвідношенні часу передачі кадру мінімальної довжини і часу подвійного обороту.<br /> <br /> Мінімальний розмір кадру був збільшений (без урахування преамбули) з 64 до 512 байт або до 4096 bt. Відповідно, час подвійного обороту тепер також можна було збільшити до 4095 bt, що робить допустимим діаметр мережі близько 200 м при використанні одного повторителя. При подвійній затримці сигналу в 10 bt/m оптоволоконні кабелі завдовжки 100 м вносять внесок під час подвійного обороту по 1000 bt, і якщо повторитель і мережеві адаптери вноситимуть такі ж затримки, як в технології Fast Ethernet, то затримка повторителя в 1000 bt і парах мережевих адаптерів в 1000 bt дадуть в сумі час подвійного обороту 4000 bt, що задовольняє умові розпізнавання колізій. Для збільшення довжини кадру до потрібної в новій технології величини мережевий адаптер повинен доповнити поле даних до довжини 448 байт так званим розширенням (extention), що є полем, заповненим забороненими символами коди 8В/10В, які неможливо прийняти за коди даних.<br /> <br /> Для скорочення накладних витрат при використанні дуже довгих кадрів для передачі коротких квитанцій розробники стандарту дозволили кінцевим вузлам передавати декілька кадрів підряд, без передачі середовища іншим станціям. Такий режим отримав назву Burst Mode - монопольний пакетний режим. Станція може передати підряд декілька кадрів із загальною довжиною не більше 65 536 битий або 8192 байт. Якщо станції потрібно передати декілька невеликих кадрів, то вона може не доповнювати їх до розміру в 512 байт, а передавати підряд до вичерпання межі в 8192 байт (у цю межу входять всі байти кадру, зокрема преамбула, заголовок, дані і контрольна сума). Межа 8192 байт називається BurstLength. Якщо станція почала передавати кадр і межу BurstLength був досягнутий в середині кадру, то кадр дозволяється передати до кінця.<br /> <br /> Збільшення «суміщеного» кадру до 8192 байт декілька затримує доступ до середовища інших станцій, що розділяється, але при швидкості 1000 Мбіт/с ця затримка не така істотна.<br /> <br /> == Специфікації фізичного середовища стандарту 802.3z ==<br /> <br /> У стандарті 802.3z визначені наступні типи фізичного середовища:<br /> <br /> - одномодовий волоконно-оптичний кабель;<br /> <br /> - багатомодовий волоконно-оптичний кабель 62,5/125;<br /> <br /> - багатомодовий волоконно-оптичний кабель 50/125;<br /> <br /> - подвійний коаксиал з хвилевим опором 75 Ом.<br /> <br /> == Багатомодовий кабель ==<br /> <br /> Для передачі даних по традиційному для комп'ютерних мереж багатомодовому волоконно-оптичному кабелю стандарт визначає застосування випромінювачів, що працюють на двох довжинах хвиль: 1300 і 850 нм. Застосування світлодіодів з довжиною хвилі 850 нм пояснюється тим, що вони набагато дешевші, ніж світлодіоди, що працюють на хвилі 1300 нм, хоча при цьому максимальна довжина кабелю зменшується, оскільки загасання багатомодового оптоволокна на хвилі 850 м більш ніж в два рази вище, ніж на хвилі 1300 нм. Проте можливість здешевлення надзвичайно важлива для такої в цілому дорогої технології, як Gigabit Ethernet.<br /> <br /> Для багатомодового оптоволокна стандарт 802.3z визначив специфікації 1000Base-SX і 1000Base-LX.<br /> <br /> У першому випадку використовується довжина хвилі 850 нм (S означає Short Wavelength, коротка хвиля), а в другому - 1300 нм (L - від Long Wavelength, довга хвиля).<br /> <br /> Для специфікації 1000Base-SX гранична довжина оптоволоконного сегменту для кабелю 62,5/125 залишає 220 м, а для кабелю 50/125 - 500 м. Очевидні, що ці максимальні значення можуть досягатися тільки для повнодуплексної передачі даних, оскільки час подвійного обороту сигналу на двох відрізках 220 м рівні 4400 bt, що перевершує межу 4095 bt навіть без урахування повторителя і мережевих адаптерів. Для напівдуплексної передачі максимальні значення сегментів оптоволоконного кабелю завжди повинні бути менше 100 м. Приведені відстані в 220 і 500 м розраховано для гіршого за стандартом випадку смуги пропускання багатомодового кабелю, що знаходиться в межах від 160 до 500 Мгц/км.. Реальні кабелі зазвичай володіють значно кращими характеристиками, що знаходяться між 600 і 1000 Мгц/км.. В цьому випадку можна збільшити довжину кабелю до приблизно 800 м.<br /> <br /> == Одномодовий кабель ==<br /> <br /> Для специфікації 1000Base-LX як джерело випромінювання завжди застосовується напівпровідниковий лазер з довжиною хвилі 1300 нм.<br /> <br /> Основна область застосування стандарту 1000Base-LX - це одномодове оптоволокно. Максимальна довжина кабелю для одномодового волокна рівна 5000 м.<br /> <br /> Специфікація 1000Base-LX може працювати і на багатомодовому кабелі. В цьому випадку гранична відстань виходить невеликою - 550 м. Це пов'язано з особливостями розповсюдження когерентного світла в широкому каналі багатомодового кабелю. Для приєднання лазерного трансивера до багатомодового кабелю необхідно використовувати спеціальний адаптер.<br /> <br /> == Твінаксиальний кабель ==<br /> <br /> Як середовище передачі даних використовується високоякісний твінаксиальный кабель (Twinax) з хвилевим опором 150 Ом (2х75 Ом). Дані посилаються одночасно по парі провідників, кожен з яких оточений екрануючим обплетенням. При цьому виходить режим напівдуплексної передачі. Для забезпечення повнодуплексної передачі необхідно ще дві пари коаксіальних провідників. Почав випускатися спеціальний кабель, який містить чотирьох коаксіальних провідників - так званий Quad-кабель. Він зовні нагадує кабель категорії 5 і має близький до йому зовнішній діаметр і гнучкість. Максимальна довжина твинаксиального сегменту складає всього 25 метрів, тому це рішення підходить для устаткування, розташованого в одній кімнаті.<br /> <br /> == Gigabit Ethernet на витій парі категорії 5 ==<br /> <br /> Як відомо, кожна пара кабелю категорії 5 має гарантовану смугу пропускання до 100 Мгц. Для передачі по такому кабелю даних із швидкістю 1000 Мбіт/с було вирішено організувати паралельну передачу одночасно по всіх 4 парам кабелю (так само, як і в технології 100VG-AnyLAN).<br /> <br /> Це відразу зменшило швидкість передачі даних по кожній парі до 250 Мбіт/с. Проте і для такої швидкості необхідно було придумати метод кодування, який мав би спектр не вище 100 Мгц. Крім того, одночасне використання чотирьох пар на перший погляд позбавляє мережу можливість розпізнавати колізії.<br /> <br /> На обидва ці питання комітет 802.3аb знайшов відповіді.<br /> <br /> Для кодування даних був застосований код Рам5, що використовує 5 рівнів потенціалу: -2, -1, 0 +1, +2. Тому за один такт по одній парі передається 2,322 біт інформації. Отже, тактову частоту замість 250 Мгц можна понизити до 125 Мгц. При цьому якщо використовувати не всі коди, а передавати 8 битий за такт (по 4 парам), то витримується необхідна швидкість передачі в 1000 Мбіт/с і ще залишається запас невживаних код, оскільки код Рам5 містить 54 = 625 комбінацій, а якщо передавати за один такт по всіх чотирьох парах 8 битий даних, то для цього потрібний всього 28 = 256 комбінацій. Комбінації, що залишилися, приймач може використовувати для контролю інформації, що приймається, і виділення правильних комбінацій на тлі шуму. Код Рам5 на тактовій частоті 125 Мгц укладається в смугу 100 Мгц кабелю категорії 5.<br /> <br /> Для розпізнавання колізій і організації повнодуплексного режиму розробники специфікації 802.3аЬ застосували техніку, використовувану при організації дуплексного режиму на одній парі проводів в сучасних модемах і апаратурі передачі даних абонентських закінчень ISDN. Замість передачі по різних парах проводів або розноситься сигналів двох передавачів, що одночасно працюють назустріч, по діапазону частот обидва передавачі працюють назустріч один одному по кожній з 4-х пар в одному і тому ж діапазоні частот, оскільки використовують один і той же потенційний код Рам5 (рис. 1). Схема гібридної розв'язки Н дозволяє приймачу і передавачу одного і того ж вузла використовувати одночасно виту пару і для прийому і для передачі (так само, як і в трансиверах коаксіального Ethernet).<br /> [[Файл:Img008.jpg]]<br /> <br /> Рис. 1 - Двонаправлена передача по чотирьох парах UTP категорії 5<br /> <br /> Для відділення сигналу, що приймається, від свого власного приймач віднімає з результуючого сигналу відомий йому свій сигнал. Природно, що це не проста операція і для її виконання використовуються спеціальні цифрові сигнальні процесори - DSP (Digital Signal Processor). Така техніка вже пройшла перевірку практикою, але в модемах і мережах ISDN вона застосовувалася зовсім на інших швидкостях.<br /> <br /> При напівдуплексному режимі роботи отримання зустрічного потоку даних вважається колізією, а для повнодуплексного режиму роботи - нормальною ситуацією.<br /> <br /> З огляду на те, що роботи по стандартизації специфікації Gigabit Ethernet на неекранованій витій парі категорії 5 добігають кінця, багато виробників і споживачі сподіваються на позитивний результат цієї роботи, оскільки в цьому випадку для підтримки технології Gigabit Ethernet не потрібно буде замінювати вже встановлену проводку категорії 5 на оптоволокно або проводку категорії 7.</div>

ENergyKos https://wiki.cusu.edu.ua/index.php/Gigabit_Ethernet 2012-09-17T05:27:03Z

<p>ENergyKos: /* Історія */</p> <hr /> <div> <br /> == '''Gigabit Ethernet'' ==<br /> <br /> <br /> Мережа '''Gigabit Ethernet''' - це природний, еволюційний шлях розвитку концепції, закладеної в стандартній мережі [[Ethernet]]. Безумовно, вона успадковує й всі недоліки своїх прямих попередників, наприклад, негарантований час доступу до мережі. Однак величезна пропускна здатність приводить до того, що завантажити мережу до тих рівнів, коли цей фактор стає визначальним, досить важко. Зате збереження наступності дозволяє досить просто з'єднувати сегменти [[Ethernet]], [[Fast Ethernet]] й Gigabit Ethernet у мережу, і, саме головне, переходити до нових швидкостей поступово, уводячи гігабітні сегменти тільки на самих напружених ділянках мережі. До того ж далеко не скрізь така висока пропускна здатність дійсно необхідна.<br /> <br /> У мережі Gigabit Ethernet зберігається метод доступу [[CSMA/CD]], використовуються ті ж формати пакетів (кадрів) і ті ж їхні розміри. Не потрібно ніякого перетворення протоколів у місцях з'єднання із сегментами [[Ethernet]] й [[Fast Ethernet]]. Єдине, що потрібно, - це узгодження швидкостей обміну, тому головною областю застосування Gigabit Ethernet стане в першу чергу з'єднання концентраторів Ethernet й Fast Ethernet між собою.<br /> <br /> З появою швидкодіючихих серверів і поширенням персональних комп'ютерів класу &quot;high-end&quot; переваги Gigabit Ethernet стають усе більш явними. Так, 64-розрядна системна магістраль PCI, уже фактичний стандарт, цілком досягає необхідної для такої мережі швидкості передачі даних.<br /> <br /> <br /> == Історія ==<br /> <br /> Достатньо швидко після появи на ринку продуктів Fast Ethernet мережеві інтегратори і адміністратори відчули певні обмеження при побудові корпоративних мереж. У багатьох випадках сервери, підключені по 100-мегабитному каналу, перенавантажували магістралі мереж, що працюють також на швидкості 100 Мбіт/с - магістралі FDDI і Fast Ethernet. Відчувалася потреба в наступному рівні ієрархії швидкостей. У 1995 році вищий рівень швидкості могли надати тільки комутатори АТМ, а за відсутності у той час зручних засобів міграції цієї технології в локальні мережі (хоча специфікація LAN Emulation - LANE була прийнята на початку 1995 року, практична її реалізація була попереду) упроваджувати їх в локальну мережу майже ніхто не вирішувався. Крім того, технологія АТМ відрізнялася дуже високим рівнем вартості.<br /> <br /> Тому логічним виглядав наступний крок, зроблений IEEE, - через 5 місяців після остаточного ухвалення стандарту Fast Ethernet в червні 1995 року дослідницькій групі по вивченню високошвидкісних технологій IEEE було наказано зайнятися розглядом можливості вироблення стандарту Ethernet з ще вищою бітовою швидкістю.<br /> <br /> Літом 1996 року було оголошено про створення групи 802.3z для розробки протоколу, максимально подібного Ethernet, але з бітовою швидкістю 1000 Мбіт/с. Як і у разі Fast Ethernet, повідомлення було сприйняте прихильниками Ethernet з великим ентузіазмом.<br /> <br /> Основною причиною ентузіазму була перспектива такого ж плавного перекладу магістралей мереж на Gigabit Ethernet, подібно до того, як були переведені на Fast Ethernet переобтяжені сегменти Ethernet, розташовані на нижніх рівнях ієрархії мережі. До того ж досвід передачі даних на гигабитных швидкостях вже був, як в територіальних мережах (технологія SDH), так і в локальних - технологія Fibre Channel, яка використовується в основному для підключення високошвидкісної периферії до великих комп'ютерів і передає дані по волоконно-оптичному кабелю з швидкістю, близькою до гигабитной, за допомогою надмірної коди 8В/10В.<br /> <br /> У утворений для узгодження зусиль в цій області Gigabit Ethernet Alliance із самого початку увійшли такі флагмани галузі, як Bay Networks, Cisco Systems і 3Com. За рік свого існування кількість учасників Gigabit Ethernet Alliance істотно виросла і налічує зараз більше 100. Як перший варіант фізичного рівня був прийнятий рівень технології Fiber Channel, з її кодом 8В/10В (як і у разі Fast Ethernet, коли для прискорення робіт був прийнятий відпрацьований фізичний рівень FDDI).<br /> <br /> Перша версія стандарту була розглянута в січні 1997 року, а остаточно стандарт 802.3z був прийнятий 29 червня 1998 року на засіданні комітету IEEE 802.3. Роботи по реалізації Gigabit Ethernet на витій парі категорії 5 були передані спеціальному комітету 802.Заb, який вже розглянув декілька варіантів проекту цього стандарту, причому з липня 1998 року проект придбав достатньо стабільний характер.<br /> <br /> Не чекаючи ухвалення стандарту, деякі компанії випустили перше устаткування Gigabit Ethernet на оптоволоконному кабелі вже до літа 1997 року.<br /> <br /> Основна ідея розробників стандарту Gigabit Ethernet полягає в максимальному збереженні ідей класичної технології Ethernet досягши бітової швидкості в 1000 Мбіт/с.<br /> <br /> Оскільки при розробці нової технології природно чекати деяких технічних новинок, що йдуть в загальному руслі розвитку мережевих технологій, то важливо відзначити, що Gigabit Ethernet, так само як і його менш швидкісні побратими, на рівні протоколу не підтримуватиме:<br /> <br /> - якість обслуговування;<br /> <br /> - надмірні зв'язки;<br /> <br /> - тестування працездатності вузлів і устаткування (у останньому випадку - за винятком тестування зв'язку порт - порт, як це робиться для Ethernet 10Base-T і 10Base-F і Fast Ethernet).<br /> <br /> Все три названі властивості вважаються вельми перспективними і корисними в сучасних мережах, а особливо в мережах найближчого майбутнього. Чому ж автори Gigabit Ethernet відмовляються від них?<br /> <br /> З приводу якості обслуговування коротко можна відповісти так: «сила є - розуму не треба». Якщо магістраль мережі працюватиме з швидкістю в 20 000 разів що перевищує середню швидкість мережевої активності клієнтського комп'ютера і в 100 разів що перевищує середню мережеву активність сервера з мережевим адаптером 100 Мбіт/с, то про затримки пакетах на магістралі у багатьох випадках можна не піклуватися взагалі. При невеликому коефіцієнті завантаження магістралі 1000 Мбіт/с черги в комутаторах Gigabit Ethernet будуть невеликими, а час буферизації і комутації на такій швидкості складає одиниці і навіть долі мікросекунд.<br /> <br /> Ну а якщо все ж таки магістраль завантажиться на достатню величину, то пріоритет чутливому до затримок або вимогливому до середньої швидкості трафіку можна надати за допомогою техніки пріоритетів в комутаторах - відповідні стандарти для комутаторів вже прийняті. Зате можна буде користуватися вельми простій (майже як Ethernet) технологією, принципи роботи якої відомі практично всім мережевим фахівцям.<br /> <br /> Головна ідея розробників технології Gigabit Ethernet полягає в тому, що існує і існуватиме вельми багато мереж, в яких висока швидкість магістралі і можливість призначення пакетам пріоритетів в комутаторах будуть цілком достатня для забезпечення якості транспортного обслуговування всіх клієнтів мережі. І лише в тих окремих випадках, коли і магістраль достатньо завантажена, і вимоги до якості обслуговування дуже жорсткі, потрібно застосовувати технологію АТМ, яка дійсно за рахунок високої технічної складності дає гарантії якості обслуговування для всіх основних видів трафіку.<br /> <br /> Надмірні зв'язки і тестування устаткування не підтримуватимуться технологією Gigabit Ethernet через те, що з цими завданнями добре справляються протоколи вищих рівнів, наприклад Spanning Tree, протоколи маршрутизації і тому подібне Тому розробники технології вирішили, що нижній рівень просто повинен швидко передавати дані, а складніші і більш завдання (наприклад, приоритезация трафіку), що рідко зустрічаються, повинні передаватися верхнім рівням.<br /> <br /> Що ж загального є в технології Gigabit Ethernet в порівнянні з технологіями Ethernet і Fast Ethernet?<br /> <br /> - Зберігаються всі формати кадрів Ethernet.<br /> <br /> - Як і раніше існуватимуть напівдуплексна версія протоколу, що підтримує метод доступу CSMA/CD, і повнодуплексна версія, що працює з комутаторами. З приводу збереження напівдуплексної версії протоколу сумніву були ще у розробників Fast Ethernet, оскільки складно змусити працювати алгоритм CSMA/CD на високих швидкостях. Проте метод доступу залишився незмінним в технології Fast Ethernet, і його вирішили залишити в новій технології Gigabit Ethernet. Збереження недорогого рішення для середовищ, що розділяються, дозволить застосувати Gigabit Ethernet в невеликих робочих групах, що мають швидкі сервери і робочі станції.<br /> <br /> - Підтримуються всі основні види кабелів, використовуваних в Ethernet і Fast Ethernet: волоконно-оптичний, витаючи пара категорії 5, коаксиал.<br /> <br /> Проте розробникам технології Gigabit Ethernet для збереження приведених вище властивостей довелося внести зміни не тільки до фізичного рівня, як це було у разі Fast Ethernet, але і в рівень MAC.<br /> <br /> Перед розробниками стандарту Gigabit Ethernet стояло дещо важко вирішуваних проблем. Одним з них було завдання забезпечення прийнятного діаметру мережі для напівдуплексного режиму роботи. У зв'язку з обмеженнями, що накладаються методом CSMA/CD на довжину кабелю, версія Gigabit Ethernet для середовища, що розділяється, допускала б довжину сегменту всього в 25 метрів при збереженні розміру кадрів і всіх параметрів методу CSMA/CD незмінними. Оскільки існує велика кількість застосувань, коли потрібно підвищити діаметр мережі хоч би до 200 метрів, необхідно було якимсь чином вирішити цю задачу за рахунок мінімальних змін в технології Fast Ethernet.<br /> <br /> Іншим складним завданням було досягнення бітової швидкості 1000 Мбіт/с на основних типах кабелів. Навіть для оптоволокна досягнення такої швидкості представляє деякі проблеми, оскільки технологія Fibre Channel, фізичний рівень якої був узятий за основу для оптоволоконної версії Gigabit Ethernet, забезпечує швидкість передачі даних всього в 800 Мбіт/с (бітова швидкість на лінії рівна в цьому випадку приблизно 1000 Мбіт/с, але при методі кодування 8В/10В корисна бітова швидкість на 20% менше швидкості імпульсів на лінії).<br /> <br /> І нарешті, найскладніше завдання - підтримка кабелю на витій парі. Таке завдання на перший погляд здається нерозв'язним - адже навіть для 100-мегабитных протоколів довелося використовувати достатньо складні методи кодування, щоб укласти спектр сигналу в смугу пропускання кабелю. Проте успіхи фахівців з кодування, що виявилися останнім часом в нових стандартах модемів, показали, що завдання має шанси на рішення. Щоб не гальмувати ухвалення основної версії стандарту Gigabit Ethernet, що використовує оптоволокно і коаксиал, був створений окремий комітет 802.3ab, який займається розробкою стандарту Gigabit Ethernet на витій парі категорії 5.<br /> <br /> Всі ці завдання були успішно вирішені.<br /> <br /> == Типи сегментів ==<br /> <br /> Номенклатура сегментів мережі Gigabit Ethernet у цей час містить у собі наступні типи:<br /> <br /> * '''1000BASE-SX''' - сегмент на мультимодовому оптоволоконому кабелі з довжиною хвилі світлового сигналу 850 нм (довжиною до 500 метрів). Використовуються лазерні передавачі.<br /> <br /> * '''1000BASE-LX''' - сегмент на мультимодовому (довжиною до 500 метрів) і одномодовому (довжиною до 2000 метрів) оптоволоконому кабелі з довжиною хвилі світлового сигналу 1300 нм. Використовуються лазерні передавачі.<br /> <br /> * '''1000BASE-CX''' - сегмент на екранованій крученій парі (довжиною до 25 метрів).<br /> <br /> * '''1000BASE-T''' (стандарт [[IEEE]] 802.3ab) - сегмент на зчетвереній неекранованій крученій парі категорії 5 (довжиною до 100 метрів). Використовується 5-рівневе кодування (PAM-5), причому в повнодуплексному режимі передача ведеться по кожній парі у двох напрямках.<br /> <br /> {| class=&quot;wikitable&quot; <br /> !Назва<br /> !<br /> !Відстань<br /> |-<br /> | 1000BASE-CX<br /> | Збалансований мідний кабель<br /> | 25 метрів<br /> |-<br /> | 1000BASE-SX<br /> | багатомодове волокно<br /> | 550 метрів<br /> |-<br /> | 1000BASE-LX<br /> | Одномодове волокно<br /> | 5&amp;nbsp;км<br /> |-<br /> | 1000BASE-SX<br /> | Багатомодове волокно використовується 850&amp;nbsp;nm довжина хвилі<br /> | 550 метрів<br /> |-<br /> | 1000BASE-LH<br /> | Одномодове або Багатомодове волокно використовується 1310&amp;nbsp;nm довжина хвилі<br /> | 10&amp;nbsp;км<br /> |-<br /> | 1000BASE-ZX <br /> | Одномодове волокно на 1550&amp;nbsp;nm довжина хвилі<br /> | ~ 70&amp;nbsp;км<br /> |-<br /> | 1000BASE-LX10<br /> | Одномодове волокно використовується 1310&amp;nbsp;nm довжина хвилі<br /> | 10&amp;nbsp;км<br /> |-<br /> | 1000BASE-BX10<br /> | Одномодове волокно, по single-strand fiber: 1490&amp;nbsp;nm прямий канал 1310&amp;nbsp;nm зворотній канал<br /> | 10&amp;nbsp;км<br /> |-<br /> | 1000BASE-T<br /> | Вита пара (CAT-5, CAT-5e, CAT-6, or CAT-7)<br /> | 100 метрів<br /> |-<br /> | 1000BASE-TX<br /> | Вита пара (CAT-6, CAT-7)<br /> | 100 метрів<br /> |-<br /> |}<br /> <br /> == Принципи роботи ==<br /> <br /> Спеціально для мережі Gigabit Ethernet запропонований метод кодування переданої інформації 8У/10У, побудований по тому ж принципі, що й код 4У/5У мережі FDDI (крім 1000BASE-T). Таким чином, восьми бітам інформації, яку потрібно передати, ставиться у відповідність 10 біт, переданих по мережі. Цей код дозволяє зберегти самосинхронізацію, легко виявляти несучу (факт передачі), але не вимагає подвоєння смуги пропущення, як у випадку манчестерського коду.<br /> <br /> Для збільшення 512-бітного інтервалу мережі Ethernet, що відповідає мінімальній довжині пакета, (51,2 мкс у мережі [[Ethernet]] й 5,12 мкс у мережі Fast Ethernet), розроблені спеціальні методи. Зокрема, мінімальна довжина пакета збільшена до 512 байт (4096 біт). У противному випадку часовий інтервал 0,512 мкс надмірно обмежував би граничну довжину мережі Gigabit Ethernet. Всі пакети з довжиною менше 512 байт розширюються до 512 байт. Поле розширення вставляється в пакет після поля контрольної суми. Це вимагає додаткової обробки пакетів, але зате максимально припустимий розмір мережі стає в 8 разів більше, ніж без прийняття таких мір.<br /> <br /> Крім того, в Gigabit Ethernet передбачена можливість блокового режиму передачі пакетів (frame bursting). При цьому абонент, що одержав право передавати й, що має для передачі кілька пакетів, може передати не один, а кілька пакетів, послідовно, причому адресованих різним абонентам-одержувачам. Додаткові передані пакети можуть бути тільки короткими, а сумарна довжина всіх пакетів блоку не повинна перевищувати 8192 байта. Таке рішення дозволяє знизити кількість захватів мережі й зменшити число колізій. При використанні блокового режиму розширюється до 512 байт тільки перший пакет блоку для того, щоб перевірити, немає чи в мережі колізій. Інші пакети до 512 байт можуть не розширюватися.<br /> <br /> Передача в мережі Gigabit Ethernet виробляється як у напівдуплексному режимі (зі збереженням методу доступу [[CSMA/CD]]), так й у більше швидкому повнодуплексному режимі (аналогічно попередньої мережі Fast Ethernet). Очікується, що повнодуплексний режим, що не накладає обмежень на довжину мережі (крім обмежень у зв'язку із загасанням сигналу в кабелі) і забезпечуючий відсутність конфліктів, стане в майбутньому основним для Gigabit Ethernet.<br /> <br /> <br /> == Застосування ==<br /> <br /> Мережа Gigabit Ethernet, насамперед, знаходить застосування в мережах, що поєднує комп'ютери великих підприємств, які розташовуються в декількох будинках. Вона дозволяє за допомогою відповідних комутаторів, що перетворюють швидкості передачі, забезпечити канали зв'язку з високою пропускною здатністю між окремими частинами складної мережі або лінії зв'язку комутаторів з швидкодіючими серверами.<br /> Імовірно, у ряді випадків Gigabit Ethernet буде витісняти оптоволокону мережу FDDI, що у цей час всі частіше використовується для об'єднання в мережу декількох локальних мереж, у тому числі, і Ethernet. Правда, FDDI може зв'язувати абонентів, що перебувають набагато далі друг від друга, але по швидкості передачі інформації Gigabit Ethernet істотно перевершує FDDI.<br /> <br /> == Засоби забезпечення діаметру мережі в 200 м на середовищі, що розділяється ==<br /> <br /> Для розширення максимального діаметру мережі Gigabit Ethernet в напівдуплексному режимі до 200 м розробники технології зробили достатньо природні заходи, що грунтуються на відомому співвідношенні часу передачі кадру мінімальної довжини і часу подвійного обороту.<br /> <br /> Мінімальний розмір кадру був збільшений (без урахування преамбули) з 64 до 512 байт або до 4096 bt. Відповідно, час подвійного обороту тепер також можна було збільшити до 4095 bt, що робить допустимим діаметр мережі близько 200 м при використанні одного повторителя. При подвійній затримці сигналу в 10 bt/m оптоволоконні кабелі завдовжки 100 м вносять внесок під час подвійного обороту по 1000 bt, і якщо повторитель і мережеві адаптери вноситимуть такі ж затримки, як в технології Fast Ethernet, то затримка повторителя в 1000 bt і парах мережевих адаптерів в 1000 bt дадуть в сумі час подвійного обороту 4000 bt, що задовольняє умові розпізнавання колізій. Для збільшення довжини кадру до потрібної в новій технології величини мережевий адаптер повинен доповнити поле даних до довжини 448 байт так званим розширенням (extention), що є полем, заповненим забороненими символами коди 8В/10В, які неможливо прийняти за коди даних.<br /> <br /> Для скорочення накладних витрат при використанні дуже довгих кадрів для передачі коротких квитанцій розробники стандарту дозволили кінцевим вузлам передавати декілька кадрів підряд, без передачі середовища іншим станціям. Такий режим отримав назву Burst Mode - монопольний пакетний режим. Станція може передати підряд декілька кадрів із загальною довжиною не більше 65 536 битий або 8192 байт. Якщо станції потрібно передати декілька невеликих кадрів, то вона може не доповнювати їх до розміру в 512 байт, а передавати підряд до вичерпання межі в 8192 байт (у цю межу входять всі байти кадру, зокрема преамбула, заголовок, дані і контрольна сума). Межа 8192 байт називається BurstLength. Якщо станція почала передавати кадр і межу BurstLength був досягнутий в середині кадру, то кадр дозволяється передати до кінця.<br /> <br /> Збільшення «суміщеного» кадру до 8192 байт декілька затримує доступ до середовища інших станцій, що розділяється, але при швидкості 1000 Мбіт/с ця затримка не така істотна.<br /> <br /> == Специфікації фізичного середовища стандарту 802.3z ==<br /> <br /> У стандарті 802.3z визначені наступні типи фізичного середовища:<br /> <br /> - одномодовий волоконно-оптичний кабель;<br /> <br /> - багатомодовий волоконно-оптичний кабель 62,5/125;<br /> <br /> - багатомодовий волоконно-оптичний кабель 50/125;<br /> <br /> - подвійний коаксиал з хвилевим опором 75 Ом.<br /> <br /> == Багатомодовий кабель ==<br /> <br /> Для передачі даних по традиційному для комп'ютерних мереж багатомодовому волоконно-оптичному кабелю стандарт визначає застосування випромінювачів, що працюють на двох довжинах хвиль: 1300 і 850 нм. Застосування світлодіодів з довжиною хвилі 850 нм пояснюється тим, що вони набагато дешевші, ніж світлодіоди, що працюють на хвилі 1300 нм, хоча при цьому максимальна довжина кабелю зменшується, оскільки загасання багатомодового оптоволокна на хвилі 850 м більш ніж в два рази вище, ніж на хвилі 1300 нм. Проте можливість здешевлення надзвичайно важлива для такої в цілому дорогої технології, як Gigabit Ethernet.<br /> <br /> Для багатомодового оптоволокна стандарт 802.3z визначив специфікації 1000Base-SX і 1000Base-LX.<br /> <br /> У першому випадку використовується довжина хвилі 850 нм (S означає Short Wavelength, коротка хвиля), а в другому - 1300 нм (L - від Long Wavelength, довга хвиля).<br /> <br /> Для специфікації 1000Base-SX гранична довжина оптоволоконного сегменту для кабелю 62,5/125 залишає 220 м, а для кабелю 50/125 - 500 м. Очевидні, що ці максимальні значення можуть досягатися тільки для повнодуплексної передачі даних, оскільки час подвійного обороту сигналу на двох відрізках 220 м рівні 4400 bt, що перевершує межу 4095 bt навіть без урахування повторителя і мережевих адаптерів. Для напівдуплексної передачі максимальні значення сегментів оптоволоконного кабелю завжди повинні бути менше 100 м. Приведені відстані в 220 і 500 м розраховано для гіршого за стандартом випадку смуги пропускання багатомодового кабелю, що знаходиться в межах від 160 до 500 Мгц/км.. Реальні кабелі зазвичай володіють значно кращими характеристиками, що знаходяться між 600 і 1000 Мгц/км.. В цьому випадку можна збільшити довжину кабелю до приблизно 800 м.<br /> <br /> == Одномодовий кабель ==<br /> <br /> Для специфікації 1000Base-LX як джерело випромінювання завжди застосовується напівпровідниковий лазер з довжиною хвилі 1300 нм.<br /> <br /> Основна область застосування стандарту 1000Base-LX - це одномодове оптоволокно. Максимальна довжина кабелю для одномодового волокна рівна 5000 м.<br /> <br /> Специфікація 1000Base-LX може працювати і на багатомодовому кабелі. В цьому випадку гранична відстань виходить невеликою - 550 м. Це пов'язано з особливостями розповсюдження когерентного світла в широкому каналі багатомодового кабелю. Для приєднання лазерного трансивера до багатомодового кабелю необхідно використовувати спеціальний адаптер.<br /> <br /> == Твінаксиальний кабель ==<br /> <br /> Як середовище передачі даних використовується високоякісний твінаксиальный кабель (Twinax) з хвилевим опором 150 Ом (2х75 Ом). Дані посилаються одночасно по парі провідників, кожен з яких оточений екрануючим обплетенням. При цьому виходить режим напівдуплексної передачі. Для забезпечення повнодуплексної передачі необхідно ще дві пари коаксіальних провідників. Почав випускатися спеціальний кабель, який містить чотирьох коаксіальних провідників - так званий Quad-кабель. Він зовні нагадує кабель категорії 5 і має близький до йому зовнішній діаметр і гнучкість. Максимальна довжина твинаксиального сегменту складає всього 25 метрів, тому це рішення підходить для устаткування, розташованого в одній кімнаті.<br /> <br /> == Gigabit Ethernet на витій парі категорії 5 ==<br /> <br /> Як відомо, кожна пара кабелю категорії 5 має гарантовану смугу пропускання до 100 Мгц. Для передачі по такому кабелю даних із швидкістю 1000 Мбіт/с було вирішено організувати паралельну передачу одночасно по всіх 4 парам кабелю (так само, як і в технології 100VG-AnyLAN).<br /> <br /> Це відразу зменшило швидкість передачі даних по кожній парі до 250 Мбіт/с. Проте і для такої швидкості необхідно було придумати метод кодування, який мав би спектр не вище 100 Мгц. Крім того, одночасне використання чотирьох пар на перший погляд позбавляє мережу можливість розпізнавати колізії.<br /> <br /> На обидва ці питання комітет 802.3аb знайшов відповіді.<br /> <br /> Для кодування даних був застосований код Рам5, що використовує 5 рівнів потенціалу: -2, -1, 0 +1, +2. Тому за один такт по одній парі передається 2,322 біт інформації. Отже, тактову частоту замість 250 Мгц можна понизити до 125 Мгц. При цьому якщо використовувати не всі коди, а передавати 8 битий за такт (по 4 парам), то витримується необхідна швидкість передачі в 1000 Мбіт/с і ще залишається запас невживаних код, оскільки код Рам5 містить 54 = 625 комбінацій, а якщо передавати за один такт по всіх чотирьох парах 8 битий даних, то для цього потрібний всього 28 = 256 комбінацій. Комбінації, що залишилися, приймач може використовувати для контролю інформації, що приймається, і виділення правильних комбінацій на тлі шуму. Код Рам5 на тактовій частоті 125 Мгц укладається в смугу 100 Мгц кабелю категорії 5.<br /> <br /> Для розпізнавання колізій і організації повнодуплексного режиму розробники специфікації 802.3аЬ застосували техніку, використовувану при організації дуплексного режиму на одній парі проводів в сучасних модемах і апаратурі передачі даних абонентських закінчень ISDN. Замість передачі по різних парах проводів або розноситься сигналів двох передавачів, що одночасно працюють назустріч, по діапазону частот обидва передавачі працюють назустріч один одному по кожній з 4-х пар в одному і тому ж діапазоні частот, оскільки використовують один і той же потенційний код Рам5 (рис. 1). Схема гібридної розв'язки Н дозволяє приймачу і передавачу одного і того ж вузла використовувати одночасно виту пару і для прийому і для передачі (так само, як і в трансиверах коаксіального Ethernet).<br /> [[Файл:Img008.jpg]]<br /> <br /> Рис. 1 - Двонаправлена передача по чотирьох парах UTP категорії 5<br /> <br /> Для відділення сигналу, що приймається, від свого власного приймач віднімає з результуючого сигналу відомий йому свій сигнал. Природно, що це не проста операція і для її виконання використовуються спеціальні цифрові сигнальні процесори - DSP (Digital Signal Processor). Така техніка вже пройшла перевірку практикою, але в модемах і мережах ISDN вона застосовувалася зовсім на інших швидкостях.<br /> <br /> При напівдуплексному режимі роботи отримання зустрічного потоку даних вважається колізією, а для повнодуплексного режиму роботи - нормальною ситуацією.<br /> <br /> З огляду на те, що роботи по стандартизації специфікації Gigabit Ethernet на неекранованій витій парі категорії 5 добігають кінця, багато виробників і споживачі сподіваються на позитивний результат цієї роботи, оскільки в цьому випадку для підтримки технології Gigabit Ethernet не потрібно буде замінювати вже встановлену проводку категорії 5 на оптоволокно або проводку категорії 7.</div>

ENergyKos https://wiki.cusu.edu.ua/index.php/Gigabit_Ethernet 2012-09-17T05:25:40Z

<p>ENergyKos: </p> <hr /> <div> <br /> == '''Gigabit Ethernet'' ==<br /> <br /> <br /> Мережа '''Gigabit Ethernet''' - це природний, еволюційний шлях розвитку концепції, закладеної в стандартній мережі [[Ethernet]]. Безумовно, вона успадковує й всі недоліки своїх прямих попередників, наприклад, негарантований час доступу до мережі. Однак величезна пропускна здатність приводить до того, що завантажити мережу до тих рівнів, коли цей фактор стає визначальним, досить важко. Зате збереження наступності дозволяє досить просто з'єднувати сегменти [[Ethernet]], [[Fast Ethernet]] й Gigabit Ethernet у мережу, і, саме головне, переходити до нових швидкостей поступово, уводячи гігабітні сегменти тільки на самих напружених ділянках мережі. До того ж далеко не скрізь така висока пропускна здатність дійсно необхідна.<br /> <br /> У мережі Gigabit Ethernet зберігається метод доступу [[CSMA/CD]], використовуються ті ж формати пакетів (кадрів) і ті ж їхні розміри. Не потрібно ніякого перетворення протоколів у місцях з'єднання із сегментами [[Ethernet]] й [[Fast Ethernet]]. Єдине, що потрібно, - це узгодження швидкостей обміну, тому головною областю застосування Gigabit Ethernet стане в першу чергу з'єднання концентраторів Ethernet й Fast Ethernet між собою.<br /> <br /> З появою швидкодіючихих серверів і поширенням персональних комп'ютерів класу &quot;high-end&quot; переваги Gigabit Ethernet стають усе більш явними. Так, 64-розрядна системна магістраль PCI, уже фактичний стандарт, цілком досягає необхідної для такої мережі швидкості передачі даних.<br /> <br /> <br /> == Історія ==<br /> <br /> Роботи зі створення мережі Gigabit Ethernet ведуться з 1995 року. В 1998 році прийнятий стандарт, що одержав найменування IEEE 802.3z (1000BASE-SX, 1000BASE-LX й 1000BASE-CX). Розробкою займається спеціально створений альянс (Gigabit Ethernet Alliance), у який, зокрема, входить така відома компанія, що займається мережними апаратурами, як 3Com. В 1999 році прийнятий стандарт IEEE 802.3ab (1000BASE-T).<br /> <br /> <br /> == Типи сегментів ==<br /> <br /> Номенклатура сегментів мережі Gigabit Ethernet у цей час містить у собі наступні типи:<br /> <br /> * '''1000BASE-SX''' - сегмент на мультимодовому оптоволоконому кабелі з довжиною хвилі світлового сигналу 850 нм (довжиною до 500 метрів). Використовуються лазерні передавачі.<br /> <br /> * '''1000BASE-LX''' - сегмент на мультимодовому (довжиною до 500 метрів) і одномодовому (довжиною до 2000 метрів) оптоволоконому кабелі з довжиною хвилі світлового сигналу 1300 нм. Використовуються лазерні передавачі.<br /> <br /> * '''1000BASE-CX''' - сегмент на екранованій крученій парі (довжиною до 25 метрів).<br /> <br /> * '''1000BASE-T''' (стандарт [[IEEE]] 802.3ab) - сегмент на зчетвереній неекранованій крученій парі категорії 5 (довжиною до 100 метрів). Використовується 5-рівневе кодування (PAM-5), причому в повнодуплексному режимі передача ведеться по кожній парі у двох напрямках.<br /> <br /> {| class=&quot;wikitable&quot; <br /> !Назва<br /> !<br /> !Відстань<br /> |-<br /> | 1000BASE-CX<br /> | Збалансований мідний кабель<br /> | 25 метрів<br /> |-<br /> | 1000BASE-SX<br /> | багатомодове волокно<br /> | 550 метрів<br /> |-<br /> | 1000BASE-LX<br /> | Одномодове волокно<br /> | 5&amp;nbsp;км<br /> |-<br /> | 1000BASE-SX<br /> | Багатомодове волокно використовується 850&amp;nbsp;nm довжина хвилі<br /> | 550 метрів<br /> |-<br /> | 1000BASE-LH<br /> | Одномодове або Багатомодове волокно використовується 1310&amp;nbsp;nm довжина хвилі<br /> | 10&amp;nbsp;км<br /> |-<br /> | 1000BASE-ZX <br /> | Одномодове волокно на 1550&amp;nbsp;nm довжина хвилі<br /> | ~ 70&amp;nbsp;км<br /> |-<br /> | 1000BASE-LX10<br /> | Одномодове волокно використовується 1310&amp;nbsp;nm довжина хвилі<br /> | 10&amp;nbsp;км<br /> |-<br /> | 1000BASE-BX10<br /> | Одномодове волокно, по single-strand fiber: 1490&amp;nbsp;nm прямий канал 1310&amp;nbsp;nm зворотній канал<br /> | 10&amp;nbsp;км<br /> |-<br /> | 1000BASE-T<br /> | Вита пара (CAT-5, CAT-5e, CAT-6, or CAT-7)<br /> | 100 метрів<br /> |-<br /> | 1000BASE-TX<br /> | Вита пара (CAT-6, CAT-7)<br /> | 100 метрів<br /> |-<br /> |}<br /> <br /> == Принципи роботи ==<br /> <br /> Спеціально для мережі Gigabit Ethernet запропонований метод кодування переданої інформації 8У/10У, побудований по тому ж принципі, що й код 4У/5У мережі FDDI (крім 1000BASE-T). Таким чином, восьми бітам інформації, яку потрібно передати, ставиться у відповідність 10 біт, переданих по мережі. Цей код дозволяє зберегти самосинхронізацію, легко виявляти несучу (факт передачі), але не вимагає подвоєння смуги пропущення, як у випадку манчестерського коду.<br /> <br /> Для збільшення 512-бітного інтервалу мережі Ethernet, що відповідає мінімальній довжині пакета, (51,2 мкс у мережі [[Ethernet]] й 5,12 мкс у мережі Fast Ethernet), розроблені спеціальні методи. Зокрема, мінімальна довжина пакета збільшена до 512 байт (4096 біт). У противному випадку часовий інтервал 0,512 мкс надмірно обмежував би граничну довжину мережі Gigabit Ethernet. Всі пакети з довжиною менше 512 байт розширюються до 512 байт. Поле розширення вставляється в пакет після поля контрольної суми. Це вимагає додаткової обробки пакетів, але зате максимально припустимий розмір мережі стає в 8 разів більше, ніж без прийняття таких мір.<br /> <br /> Крім того, в Gigabit Ethernet передбачена можливість блокового режиму передачі пакетів (frame bursting). При цьому абонент, що одержав право передавати й, що має для передачі кілька пакетів, може передати не один, а кілька пакетів, послідовно, причому адресованих різним абонентам-одержувачам. Додаткові передані пакети можуть бути тільки короткими, а сумарна довжина всіх пакетів блоку не повинна перевищувати 8192 байта. Таке рішення дозволяє знизити кількість захватів мережі й зменшити число колізій. При використанні блокового режиму розширюється до 512 байт тільки перший пакет блоку для того, щоб перевірити, немає чи в мережі колізій. Інші пакети до 512 байт можуть не розширюватися.<br /> <br /> Передача в мережі Gigabit Ethernet виробляється як у напівдуплексному режимі (зі збереженням методу доступу [[CSMA/CD]]), так й у більше швидкому повнодуплексному режимі (аналогічно попередньої мережі Fast Ethernet). Очікується, що повнодуплексний режим, що не накладає обмежень на довжину мережі (крім обмежень у зв'язку із загасанням сигналу в кабелі) і забезпечуючий відсутність конфліктів, стане в майбутньому основним для Gigabit Ethernet.<br /> <br /> <br /> == Застосування ==<br /> <br /> Мережа Gigabit Ethernet, насамперед, знаходить застосування в мережах, що поєднує комп'ютери великих підприємств, які розташовуються в декількох будинках. Вона дозволяє за допомогою відповідних комутаторів, що перетворюють швидкості передачі, забезпечити канали зв'язку з високою пропускною здатністю між окремими частинами складної мережі або лінії зв'язку комутаторів з швидкодіючими серверами.<br /> Імовірно, у ряді випадків Gigabit Ethernet буде витісняти оптоволокону мережу FDDI, що у цей час всі частіше використовується для об'єднання в мережу декількох локальних мереж, у тому числі, і Ethernet. Правда, FDDI може зв'язувати абонентів, що перебувають набагато далі друг від друга, але по швидкості передачі інформації Gigabit Ethernet істотно перевершує FDDI.<br /> <br /> == Засоби забезпечення діаметру мережі в 200 м на середовищі, що розділяється ==<br /> <br /> Для розширення максимального діаметру мережі Gigabit Ethernet в напівдуплексному режимі до 200 м розробники технології зробили достатньо природні заходи, що грунтуються на відомому співвідношенні часу передачі кадру мінімальної довжини і часу подвійного обороту.<br /> <br /> Мінімальний розмір кадру був збільшений (без урахування преамбули) з 64 до 512 байт або до 4096 bt. Відповідно, час подвійного обороту тепер також можна було збільшити до 4095 bt, що робить допустимим діаметр мережі близько 200 м при використанні одного повторителя. При подвійній затримці сигналу в 10 bt/m оптоволоконні кабелі завдовжки 100 м вносять внесок під час подвійного обороту по 1000 bt, і якщо повторитель і мережеві адаптери вноситимуть такі ж затримки, як в технології Fast Ethernet, то затримка повторителя в 1000 bt і парах мережевих адаптерів в 1000 bt дадуть в сумі час подвійного обороту 4000 bt, що задовольняє умові розпізнавання колізій. Для збільшення довжини кадру до потрібної в новій технології величини мережевий адаптер повинен доповнити поле даних до довжини 448 байт так званим розширенням (extention), що є полем, заповненим забороненими символами коди 8В/10В, які неможливо прийняти за коди даних.<br /> <br /> Для скорочення накладних витрат при використанні дуже довгих кадрів для передачі коротких квитанцій розробники стандарту дозволили кінцевим вузлам передавати декілька кадрів підряд, без передачі середовища іншим станціям. Такий режим отримав назву Burst Mode - монопольний пакетний режим. Станція може передати підряд декілька кадрів із загальною довжиною не більше 65 536 битий або 8192 байт. Якщо станції потрібно передати декілька невеликих кадрів, то вона може не доповнювати їх до розміру в 512 байт, а передавати підряд до вичерпання межі в 8192 байт (у цю межу входять всі байти кадру, зокрема преамбула, заголовок, дані і контрольна сума). Межа 8192 байт називається BurstLength. Якщо станція почала передавати кадр і межу BurstLength був досягнутий в середині кадру, то кадр дозволяється передати до кінця.<br /> <br /> Збільшення «суміщеного» кадру до 8192 байт декілька затримує доступ до середовища інших станцій, що розділяється, але при швидкості 1000 Мбіт/с ця затримка не така істотна.<br /> <br /> == Специфікації фізичного середовища стандарту 802.3z ==<br /> <br /> У стандарті 802.3z визначені наступні типи фізичного середовища:<br /> <br /> - одномодовий волоконно-оптичний кабель;<br /> <br /> - багатомодовий волоконно-оптичний кабель 62,5/125;<br /> <br /> - багатомодовий волоконно-оптичний кабель 50/125;<br /> <br /> - подвійний коаксиал з хвилевим опором 75 Ом.<br /> <br /> == Багатомодовий кабель ==<br /> <br /> Для передачі даних по традиційному для комп'ютерних мереж багатомодовому волоконно-оптичному кабелю стандарт визначає застосування випромінювачів, що працюють на двох довжинах хвиль: 1300 і 850 нм. Застосування світлодіодів з довжиною хвилі 850 нм пояснюється тим, що вони набагато дешевші, ніж світлодіоди, що працюють на хвилі 1300 нм, хоча при цьому максимальна довжина кабелю зменшується, оскільки загасання багатомодового оптоволокна на хвилі 850 м більш ніж в два рази вище, ніж на хвилі 1300 нм. Проте можливість здешевлення надзвичайно важлива для такої в цілому дорогої технології, як Gigabit Ethernet.<br /> <br /> Для багатомодового оптоволокна стандарт 802.3z визначив специфікації 1000Base-SX і 1000Base-LX.<br /> <br /> У першому випадку використовується довжина хвилі 850 нм (S означає Short Wavelength, коротка хвиля), а в другому - 1300 нм (L - від Long Wavelength, довга хвиля).<br /> <br /> Для специфікації 1000Base-SX гранична довжина оптоволоконного сегменту для кабелю 62,5/125 залишає 220 м, а для кабелю 50/125 - 500 м. Очевидні, що ці максимальні значення можуть досягатися тільки для повнодуплексної передачі даних, оскільки час подвійного обороту сигналу на двох відрізках 220 м рівні 4400 bt, що перевершує межу 4095 bt навіть без урахування повторителя і мережевих адаптерів. Для напівдуплексної передачі максимальні значення сегментів оптоволоконного кабелю завжди повинні бути менше 100 м. Приведені відстані в 220 і 500 м розраховано для гіршого за стандартом випадку смуги пропускання багатомодового кабелю, що знаходиться в межах від 160 до 500 Мгц/км.. Реальні кабелі зазвичай володіють значно кращими характеристиками, що знаходяться між 600 і 1000 Мгц/км.. В цьому випадку можна збільшити довжину кабелю до приблизно 800 м.<br /> <br /> == Одномодовий кабель ==<br /> <br /> Для специфікації 1000Base-LX як джерело випромінювання завжди застосовується напівпровідниковий лазер з довжиною хвилі 1300 нм.<br /> <br /> Основна область застосування стандарту 1000Base-LX - це одномодове оптоволокно. Максимальна довжина кабелю для одномодового волокна рівна 5000 м.<br /> <br /> Специфікація 1000Base-LX може працювати і на багатомодовому кабелі. В цьому випадку гранична відстань виходить невеликою - 550 м. Це пов'язано з особливостями розповсюдження когерентного світла в широкому каналі багатомодового кабелю. Для приєднання лазерного трансивера до багатомодового кабелю необхідно використовувати спеціальний адаптер.<br /> <br /> == Твінаксиальний кабель ==<br /> <br /> Як середовище передачі даних використовується високоякісний твінаксиальный кабель (Twinax) з хвилевим опором 150 Ом (2х75 Ом). Дані посилаються одночасно по парі провідників, кожен з яких оточений екрануючим обплетенням. При цьому виходить режим напівдуплексної передачі. Для забезпечення повнодуплексної передачі необхідно ще дві пари коаксіальних провідників. Почав випускатися спеціальний кабель, який містить чотирьох коаксіальних провідників - так званий Quad-кабель. Він зовні нагадує кабель категорії 5 і має близький до йому зовнішній діаметр і гнучкість. Максимальна довжина твинаксиального сегменту складає всього 25 метрів, тому це рішення підходить для устаткування, розташованого в одній кімнаті.<br /> <br /> == Gigabit Ethernet на витій парі категорії 5 ==<br /> <br /> Як відомо, кожна пара кабелю категорії 5 має гарантовану смугу пропускання до 100 Мгц. Для передачі по такому кабелю даних із швидкістю 1000 Мбіт/с було вирішено організувати паралельну передачу одночасно по всіх 4 парам кабелю (так само, як і в технології 100VG-AnyLAN).<br /> <br /> Це відразу зменшило швидкість передачі даних по кожній парі до 250 Мбіт/с. Проте і для такої швидкості необхідно було придумати метод кодування, який мав би спектр не вище 100 Мгц. Крім того, одночасне використання чотирьох пар на перший погляд позбавляє мережу можливість розпізнавати колізії.<br /> <br /> На обидва ці питання комітет 802.3аb знайшов відповіді.<br /> <br /> Для кодування даних був застосований код Рам5, що використовує 5 рівнів потенціалу: -2, -1, 0 +1, +2. Тому за один такт по одній парі передається 2,322 біт інформації. Отже, тактову частоту замість 250 Мгц можна понизити до 125 Мгц. При цьому якщо використовувати не всі коди, а передавати 8 битий за такт (по 4 парам), то витримується необхідна швидкість передачі в 1000 Мбіт/с і ще залишається запас невживаних код, оскільки код Рам5 містить 54 = 625 комбінацій, а якщо передавати за один такт по всіх чотирьох парах 8 битий даних, то для цього потрібний всього 28 = 256 комбінацій. Комбінації, що залишилися, приймач може використовувати для контролю інформації, що приймається, і виділення правильних комбінацій на тлі шуму. Код Рам5 на тактовій частоті 125 Мгц укладається в смугу 100 Мгц кабелю категорії 5.<br /> <br /> Для розпізнавання колізій і організації повнодуплексного режиму розробники специфікації 802.3аЬ застосували техніку, використовувану при організації дуплексного режиму на одній парі проводів в сучасних модемах і апаратурі передачі даних абонентських закінчень ISDN. Замість передачі по різних парах проводів або розноситься сигналів двох передавачів, що одночасно працюють назустріч, по діапазону частот обидва передавачі працюють назустріч один одному по кожній з 4-х пар в одному і тому ж діапазоні частот, оскільки використовують один і той же потенційний код Рам5 (рис. 1). Схема гібридної розв'язки Н дозволяє приймачу і передавачу одного і того ж вузла використовувати одночасно виту пару і для прийому і для передачі (так само, як і в трансиверах коаксіального Ethernet).<br /> [[Файл:Img008.jpg]]<br /> <br /> Рис. 1 - Двонаправлена передача по чотирьох парах UTP категорії 5<br /> <br /> Для відділення сигналу, що приймається, від свого власного приймач віднімає з результуючого сигналу відомий йому свій сигнал. Природно, що це не проста операція і для її виконання використовуються спеціальні цифрові сигнальні процесори - DSP (Digital Signal Processor). Така техніка вже пройшла перевірку практикою, але в модемах і мережах ISDN вона застосовувалася зовсім на інших швидкостях.<br /> <br /> При напівдуплексному режимі роботи отримання зустрічного потоку даних вважається колізією, а для повнодуплексного режиму роботи - нормальною ситуацією.<br /> <br /> З огляду на те, що роботи по стандартизації специфікації Gigabit Ethernet на неекранованій витій парі категорії 5 добігають кінця, багато виробників і споживачі сподіваються на позитивний результат цієї роботи, оскільки в цьому випадку для підтримки технології Gigabit Ethernet не потрібно буде замінювати вже встановлену проводку категорії 5 на оптоволокно або проводку категорії 7.</div>

ENergyKos https://wiki.cusu.edu.ua/index.php/%D0%A4%D0%B0%D0%B9%D0%BB:Img008.jpg 2012-09-17T05:25:19Z

<p>ENergyKos: </p> <hr /> <div></div>

ENergyKos https://wiki.cusu.edu.ua/index.php/Gigabit_Ethernet 2012-09-17T05:24:33Z

<p>ENergyKos: </p> <hr /> <div> <br /> == '''Gigabit Ethernet'' ==<br /> <br /> <br /> Мережа '''Gigabit Ethernet''' - це природний, еволюційний шлях розвитку концепції, закладеної в стандартній мережі [[Ethernet]]. Безумовно, вона успадковує й всі недоліки своїх прямих попередників, наприклад, негарантований час доступу до мережі. Однак величезна пропускна здатність приводить до того, що завантажити мережу до тих рівнів, коли цей фактор стає визначальним, досить важко. Зате збереження наступності дозволяє досить просто з'єднувати сегменти [[Ethernet]], [[Fast Ethernet]] й Gigabit Ethernet у мережу, і, саме головне, переходити до нових швидкостей поступово, уводячи гігабітні сегменти тільки на самих напружених ділянках мережі. До того ж далеко не скрізь така висока пропускна здатність дійсно необхідна.<br /> <br /> У мережі Gigabit Ethernet зберігається метод доступу [[CSMA/CD]], використовуються ті ж формати пакетів (кадрів) і ті ж їхні розміри. Не потрібно ніякого перетворення протоколів у місцях з'єднання із сегментами [[Ethernet]] й [[Fast Ethernet]]. Єдине, що потрібно, - це узгодження швидкостей обміну, тому головною областю застосування Gigabit Ethernet стане в першу чергу з'єднання концентраторів Ethernet й Fast Ethernet між собою.<br /> <br /> З появою швидкодіючихих серверів і поширенням персональних комп'ютерів класу &quot;high-end&quot; переваги Gigabit Ethernet стають усе більш явними. Так, 64-розрядна системна магістраль PCI, уже фактичний стандарт, цілком досягає необхідної для такої мережі швидкості передачі даних.<br /> <br /> <br /> == Історія ==<br /> <br /> Роботи зі створення мережі Gigabit Ethernet ведуться з 1995 року. В 1998 році прийнятий стандарт, що одержав найменування IEEE 802.3z (1000BASE-SX, 1000BASE-LX й 1000BASE-CX). Розробкою займається спеціально створений альянс (Gigabit Ethernet Alliance), у який, зокрема, входить така відома компанія, що займається мережними апаратурами, як 3Com. В 1999 році прийнятий стандарт IEEE 802.3ab (1000BASE-T).<br /> <br /> <br /> == Типи сегментів ==<br /> <br /> Номенклатура сегментів мережі Gigabit Ethernet у цей час містить у собі наступні типи:<br /> <br /> * '''1000BASE-SX''' - сегмент на мультимодовому оптоволоконому кабелі з довжиною хвилі світлового сигналу 850 нм (довжиною до 500 метрів). Використовуються лазерні передавачі.<br /> <br /> * '''1000BASE-LX''' - сегмент на мультимодовому (довжиною до 500 метрів) і одномодовому (довжиною до 2000 метрів) оптоволоконому кабелі з довжиною хвилі світлового сигналу 1300 нм. Використовуються лазерні передавачі.<br /> <br /> * '''1000BASE-CX''' - сегмент на екранованій крученій парі (довжиною до 25 метрів).<br /> <br /> * '''1000BASE-T''' (стандарт [[IEEE]] 802.3ab) - сегмент на зчетвереній неекранованій крученій парі категорії 5 (довжиною до 100 метрів). Використовується 5-рівневе кодування (PAM-5), причому в повнодуплексному режимі передача ведеться по кожній парі у двох напрямках.<br /> <br /> {| class=&quot;wikitable&quot; <br /> !Назва<br /> !<br /> !Відстань<br /> |-<br /> | 1000BASE-CX<br /> | Збалансований мідний кабель<br /> | 25 метрів<br /> |-<br /> | 1000BASE-SX<br /> | багатомодове волокно<br /> | 550 метрів<br /> |-<br /> | 1000BASE-LX<br /> | Одномодове волокно<br /> | 5&amp;nbsp;км<br /> |-<br /> | 1000BASE-SX<br /> | Багатомодове волокно використовується 850&amp;nbsp;nm довжина хвилі<br /> | 550 метрів<br /> |-<br /> | 1000BASE-LH<br /> | Одномодове або Багатомодове волокно використовується 1310&amp;nbsp;nm довжина хвилі<br /> | 10&amp;nbsp;км<br /> |-<br /> | 1000BASE-ZX <br /> | Одномодове волокно на 1550&amp;nbsp;nm довжина хвилі<br /> | ~ 70&amp;nbsp;км<br /> |-<br /> | 1000BASE-LX10<br /> | Одномодове волокно використовується 1310&amp;nbsp;nm довжина хвилі<br /> | 10&amp;nbsp;км<br /> |-<br /> | 1000BASE-BX10<br /> | Одномодове волокно, по single-strand fiber: 1490&amp;nbsp;nm прямий канал 1310&amp;nbsp;nm зворотній канал<br /> | 10&amp;nbsp;км<br /> |-<br /> | 1000BASE-T<br /> | Вита пара (CAT-5, CAT-5e, CAT-6, or CAT-7)<br /> | 100 метрів<br /> |-<br /> | 1000BASE-TX<br /> | Вита пара (CAT-6, CAT-7)<br /> | 100 метрів<br /> |-<br /> |}<br /> <br /> == Принципи роботи ==<br /> <br /> Спеціально для мережі Gigabit Ethernet запропонований метод кодування переданої інформації 8У/10У, побудований по тому ж принципі, що й код 4У/5У мережі FDDI (крім 1000BASE-T). Таким чином, восьми бітам інформації, яку потрібно передати, ставиться у відповідність 10 біт, переданих по мережі. Цей код дозволяє зберегти самосинхронізацію, легко виявляти несучу (факт передачі), але не вимагає подвоєння смуги пропущення, як у випадку манчестерського коду.<br /> <br /> Для збільшення 512-бітного інтервалу мережі Ethernet, що відповідає мінімальній довжині пакета, (51,2 мкс у мережі [[Ethernet]] й 5,12 мкс у мережі Fast Ethernet), розроблені спеціальні методи. Зокрема, мінімальна довжина пакета збільшена до 512 байт (4096 біт). У противному випадку часовий інтервал 0,512 мкс надмірно обмежував би граничну довжину мережі Gigabit Ethernet. Всі пакети з довжиною менше 512 байт розширюються до 512 байт. Поле розширення вставляється в пакет після поля контрольної суми. Це вимагає додаткової обробки пакетів, але зате максимально припустимий розмір мережі стає в 8 разів більше, ніж без прийняття таких мір.<br /> <br /> Крім того, в Gigabit Ethernet передбачена можливість блокового режиму передачі пакетів (frame bursting). При цьому абонент, що одержав право передавати й, що має для передачі кілька пакетів, може передати не один, а кілька пакетів, послідовно, причому адресованих різним абонентам-одержувачам. Додаткові передані пакети можуть бути тільки короткими, а сумарна довжина всіх пакетів блоку не повинна перевищувати 8192 байта. Таке рішення дозволяє знизити кількість захватів мережі й зменшити число колізій. При використанні блокового режиму розширюється до 512 байт тільки перший пакет блоку для того, щоб перевірити, немає чи в мережі колізій. Інші пакети до 512 байт можуть не розширюватися.<br /> <br /> Передача в мережі Gigabit Ethernet виробляється як у напівдуплексному режимі (зі збереженням методу доступу [[CSMA/CD]]), так й у більше швидкому повнодуплексному режимі (аналогічно попередньої мережі Fast Ethernet). Очікується, що повнодуплексний режим, що не накладає обмежень на довжину мережі (крім обмежень у зв'язку із загасанням сигналу в кабелі) і забезпечуючий відсутність конфліктів, стане в майбутньому основним для Gigabit Ethernet.<br /> <br /> <br /> == Застосування ==<br /> <br /> Мережа Gigabit Ethernet, насамперед, знаходить застосування в мережах, що поєднує комп'ютери великих підприємств, які розташовуються в декількох будинках. Вона дозволяє за допомогою відповідних комутаторів, що перетворюють швидкості передачі, забезпечити канали зв'язку з високою пропускною здатністю між окремими частинами складної мережі або лінії зв'язку комутаторів з швидкодіючими серверами.<br /> Імовірно, у ряді випадків Gigabit Ethernet буде витісняти оптоволокону мережу FDDI, що у цей час всі частіше використовується для об'єднання в мережу декількох локальних мереж, у тому числі, і Ethernet. Правда, FDDI може зв'язувати абонентів, що перебувають набагато далі друг від друга, але по швидкості передачі інформації Gigabit Ethernet істотно перевершує FDDI.<br /> <br /> == Засоби забезпечення діаметру мережі в 200 м на середовищі, що розділяється ==<br /> <br /> Для розширення максимального діаметру мережі Gigabit Ethernet в напівдуплексному режимі до 200 м розробники технології зробили достатньо природні заходи, що грунтуються на відомому співвідношенні часу передачі кадру мінімальної довжини і часу подвійного обороту.<br /> <br /> Мінімальний розмір кадру був збільшений (без урахування преамбули) з 64 до 512 байт або до 4096 bt. Відповідно, час подвійного обороту тепер також можна було збільшити до 4095 bt, що робить допустимим діаметр мережі близько 200 м при використанні одного повторителя. При подвійній затримці сигналу в 10 bt/m оптоволоконні кабелі завдовжки 100 м вносять внесок під час подвійного обороту по 1000 bt, і якщо повторитель і мережеві адаптери вноситимуть такі ж затримки, як в технології Fast Ethernet, то затримка повторителя в 1000 bt і парах мережевих адаптерів в 1000 bt дадуть в сумі час подвійного обороту 4000 bt, що задовольняє умові розпізнавання колізій. Для збільшення довжини кадру до потрібної в новій технології величини мережевий адаптер повинен доповнити поле даних до довжини 448 байт так званим розширенням (extention), що є полем, заповненим забороненими символами коди 8В/10В, які неможливо прийняти за коди даних.<br /> <br /> Для скорочення накладних витрат при використанні дуже довгих кадрів для передачі коротких квитанцій розробники стандарту дозволили кінцевим вузлам передавати декілька кадрів підряд, без передачі середовища іншим станціям. Такий режим отримав назву Burst Mode - монопольний пакетний режим. Станція може передати підряд декілька кадрів із загальною довжиною не більше 65 536 битий або 8192 байт. Якщо станції потрібно передати декілька невеликих кадрів, то вона може не доповнювати їх до розміру в 512 байт, а передавати підряд до вичерпання межі в 8192 байт (у цю межу входять всі байти кадру, зокрема преамбула, заголовок, дані і контрольна сума). Межа 8192 байт називається BurstLength. Якщо станція почала передавати кадр і межу BurstLength був досягнутий в середині кадру, то кадр дозволяється передати до кінця.<br /> <br /> Збільшення «суміщеного» кадру до 8192 байт декілька затримує доступ до середовища інших станцій, що розділяється, але при швидкості 1000 Мбіт/с ця затримка не така істотна.<br /> <br /> == Специфікації фізичного середовища стандарту 802.3z ==<br /> <br /> У стандарті 802.3z визначені наступні типи фізичного середовища:<br /> <br /> - одномодовий волоконно-оптичний кабель;<br /> <br /> - багатомодовий волоконно-оптичний кабель 62,5/125;<br /> <br /> - багатомодовий волоконно-оптичний кабель 50/125;<br /> <br /> - подвійний коаксиал з хвилевим опором 75 Ом.<br /> <br /> == Багатомодовий кабель ==<br /> <br /> Для передачі даних по традиційному для комп'ютерних мереж багатомодовому волоконно-оптичному кабелю стандарт визначає застосування випромінювачів, що працюють на двох довжинах хвиль: 1300 і 850 нм. Застосування світлодіодів з довжиною хвилі 850 нм пояснюється тим, що вони набагато дешевші, ніж світлодіоди, що працюють на хвилі 1300 нм, хоча при цьому максимальна довжина кабелю зменшується, оскільки загасання багатомодового оптоволокна на хвилі 850 м більш ніж в два рази вище, ніж на хвилі 1300 нм. Проте можливість здешевлення надзвичайно важлива для такої в цілому дорогої технології, як Gigabit Ethernet.<br /> <br /> Для багатомодового оптоволокна стандарт 802.3z визначив специфікації 1000Base-SX і 1000Base-LX.<br /> <br /> У першому випадку використовується довжина хвилі 850 нм (S означає Short Wavelength, коротка хвиля), а в другому - 1300 нм (L - від Long Wavelength, довга хвиля).<br /> <br /> Для специфікації 1000Base-SX гранична довжина оптоволоконного сегменту для кабелю 62,5/125 залишає 220 м, а для кабелю 50/125 - 500 м. Очевидні, що ці максимальні значення можуть досягатися тільки для повнодуплексної передачі даних, оскільки час подвійного обороту сигналу на двох відрізках 220 м рівні 4400 bt, що перевершує межу 4095 bt навіть без урахування повторителя і мережевих адаптерів. Для напівдуплексної передачі максимальні значення сегментів оптоволоконного кабелю завжди повинні бути менше 100 м. Приведені відстані в 220 і 500 м розраховано для гіршого за стандартом випадку смуги пропускання багатомодового кабелю, що знаходиться в межах від 160 до 500 Мгц/км.. Реальні кабелі зазвичай володіють значно кращими характеристиками, що знаходяться між 600 і 1000 Мгц/км.. В цьому випадку можна збільшити довжину кабелю до приблизно 800 м.<br /> <br /> == Одномодовий кабель ==<br /> <br /> Для специфікації 1000Base-LX як джерело випромінювання завжди застосовується напівпровідниковий лазер з довжиною хвилі 1300 нм.<br /> <br /> Основна область застосування стандарту 1000Base-LX - це одномодове оптоволокно. Максимальна довжина кабелю для одномодового волокна рівна 5000 м.<br /> <br /> Специфікація 1000Base-LX може працювати і на багатомодовому кабелі. В цьому випадку гранична відстань виходить невеликою - 550 м. Це пов'язано з особливостями розповсюдження когерентного світла в широкому каналі багатомодового кабелю. Для приєднання лазерного трансивера до багатомодового кабелю необхідно використовувати спеціальний адаптер.<br /> <br /> == Твінаксиальний кабель ==<br /> <br /> Як середовище передачі даних використовується високоякісний твінаксиальный кабель (Twinax) з хвилевим опором 150 Ом (2х75 Ом). Дані посилаються одночасно по парі провідників, кожен з яких оточений екрануючим обплетенням. При цьому виходить режим напівдуплексної передачі. Для забезпечення повнодуплексної передачі необхідно ще дві пари коаксіальних провідників. Почав випускатися спеціальний кабель, який містить чотирьох коаксіальних провідників - так званий Quad-кабель. Він зовні нагадує кабель категорії 5 і має близький до йому зовнішній діаметр і гнучкість. Максимальна довжина твинаксиального сегменту складає всього 25 метрів, тому це рішення підходить для устаткування, розташованого в одній кімнаті.</div>

ENergyKos https://wiki.cusu.edu.ua/index.php/Gigabit_Ethernet 2012-09-17T05:23:53Z

<p>ENergyKos: </p> <hr /> <div> <br /> == '''Gigabit Ethernet'' ==<br /> <br /> <br /> Мережа '''Gigabit Ethernet''' - це природний, еволюційний шлях розвитку концепції, закладеної в стандартній мережі [[Ethernet]]. Безумовно, вона успадковує й всі недоліки своїх прямих попередників, наприклад, негарантований час доступу до мережі. Однак величезна пропускна здатність приводить до того, що завантажити мережу до тих рівнів, коли цей фактор стає визначальним, досить важко. Зате збереження наступності дозволяє досить просто з'єднувати сегменти [[Ethernet]], [[Fast Ethernet]] й Gigabit Ethernet у мережу, і, саме головне, переходити до нових швидкостей поступово, уводячи гігабітні сегменти тільки на самих напружених ділянках мережі. До того ж далеко не скрізь така висока пропускна здатність дійсно необхідна.<br /> <br /> У мережі Gigabit Ethernet зберігається метод доступу [[CSMA/CD]], використовуються ті ж формати пакетів (кадрів) і ті ж їхні розміри. Не потрібно ніякого перетворення протоколів у місцях з'єднання із сегментами [[Ethernet]] й [[Fast Ethernet]]. Єдине, що потрібно, - це узгодження швидкостей обміну, тому головною областю застосування Gigabit Ethernet стане в першу чергу з'єднання концентраторів Ethernet й Fast Ethernet між собою.<br /> <br /> З появою швидкодіючихих серверів і поширенням персональних комп'ютерів класу &quot;high-end&quot; переваги Gigabit Ethernet стають усе більш явними. Так, 64-розрядна системна магістраль PCI, уже фактичний стандарт, цілком досягає необхідної для такої мережі швидкості передачі даних.<br /> <br /> <br /> == Історія ==<br /> <br /> Роботи зі створення мережі Gigabit Ethernet ведуться з 1995 року. В 1998 році прийнятий стандарт, що одержав найменування IEEE 802.3z (1000BASE-SX, 1000BASE-LX й 1000BASE-CX). Розробкою займається спеціально створений альянс (Gigabit Ethernet Alliance), у який, зокрема, входить така відома компанія, що займається мережними апаратурами, як 3Com. В 1999 році прийнятий стандарт IEEE 802.3ab (1000BASE-T).<br /> <br /> <br /> == Типи сегментів ==<br /> <br /> Номенклатура сегментів мережі Gigabit Ethernet у цей час містить у собі наступні типи:<br /> <br /> * '''1000BASE-SX''' - сегмент на мультимодовому оптоволоконому кабелі з довжиною хвилі світлового сигналу 850 нм (довжиною до 500 метрів). Використовуються лазерні передавачі.<br /> <br /> * '''1000BASE-LX''' - сегмент на мультимодовому (довжиною до 500 метрів) і одномодовому (довжиною до 2000 метрів) оптоволоконому кабелі з довжиною хвилі світлового сигналу 1300 нм. Використовуються лазерні передавачі.<br /> <br /> * '''1000BASE-CX''' - сегмент на екранованій крученій парі (довжиною до 25 метрів).<br /> <br /> * '''1000BASE-T''' (стандарт [[IEEE]] 802.3ab) - сегмент на зчетвереній неекранованій крученій парі категорії 5 (довжиною до 100 метрів). Використовується 5-рівневе кодування (PAM-5), причому в повнодуплексному режимі передача ведеться по кожній парі у двох напрямках.<br /> <br /> {| class=&quot;wikitable&quot; <br /> !Назва<br /> !<br /> !Відстань<br /> |-<br /> | 1000BASE-CX<br /> | Збалансований мідний кабель<br /> | 25 метрів<br /> |-<br /> | 1000BASE-SX<br /> | багатомодове волокно<br /> | 550 метрів<br /> |-<br /> | 1000BASE-LX<br /> | Одномодове волокно<br /> | 5&amp;nbsp;км<br /> |-<br /> | 1000BASE-SX<br /> | Багатомодове волокно використовується 850&amp;nbsp;nm довжина хвилі<br /> | 550 метрів<br /> |-<br /> | 1000BASE-LH<br /> | Одномодове або Багатомодове волокно використовується 1310&amp;nbsp;nm довжина хвилі<br /> | 10&amp;nbsp;км<br /> |-<br /> | 1000BASE-ZX <br /> | Одномодове волокно на 1550&amp;nbsp;nm довжина хвилі<br /> | ~ 70&amp;nbsp;км<br /> |-<br /> | 1000BASE-LX10<br /> | Одномодове волокно використовується 1310&amp;nbsp;nm довжина хвилі<br /> | 10&amp;nbsp;км<br /> |-<br /> | 1000BASE-BX10<br /> | Одномодове волокно, по single-strand fiber: 1490&amp;nbsp;nm прямий канал 1310&amp;nbsp;nm зворотній канал<br /> | 10&amp;nbsp;км<br /> |-<br /> | 1000BASE-T<br /> | Вита пара (CAT-5, CAT-5e, CAT-6, or CAT-7)<br /> | 100 метрів<br /> |-<br /> | 1000BASE-TX<br /> | Вита пара (CAT-6, CAT-7)<br /> | 100 метрів<br /> |-<br /> |}<br /> <br /> == Принципи роботи ==<br /> <br /> Спеціально для мережі Gigabit Ethernet запропонований метод кодування переданої інформації 8У/10У, побудований по тому ж принципі, що й код 4У/5У мережі FDDI (крім 1000BASE-T). Таким чином, восьми бітам інформації, яку потрібно передати, ставиться у відповідність 10 біт, переданих по мережі. Цей код дозволяє зберегти самосинхронізацію, легко виявляти несучу (факт передачі), але не вимагає подвоєння смуги пропущення, як у випадку манчестерського коду.<br /> <br /> Для збільшення 512-бітного інтервалу мережі Ethernet, що відповідає мінімальній довжині пакета, (51,2 мкс у мережі [[Ethernet]] й 5,12 мкс у мережі Fast Ethernet), розроблені спеціальні методи. Зокрема, мінімальна довжина пакета збільшена до 512 байт (4096 біт). У противному випадку часовий інтервал 0,512 мкс надмірно обмежував би граничну довжину мережі Gigabit Ethernet. Всі пакети з довжиною менше 512 байт розширюються до 512 байт. Поле розширення вставляється в пакет після поля контрольної суми. Це вимагає додаткової обробки пакетів, але зате максимально припустимий розмір мережі стає в 8 разів більше, ніж без прийняття таких мір.<br /> <br /> Крім того, в Gigabit Ethernet передбачена можливість блокового режиму передачі пакетів (frame bursting). При цьому абонент, що одержав право передавати й, що має для передачі кілька пакетів, може передати не один, а кілька пакетів, послідовно, причому адресованих різним абонентам-одержувачам. Додаткові передані пакети можуть бути тільки короткими, а сумарна довжина всіх пакетів блоку не повинна перевищувати 8192 байта. Таке рішення дозволяє знизити кількість захватів мережі й зменшити число колізій. При використанні блокового режиму розширюється до 512 байт тільки перший пакет блоку для того, щоб перевірити, немає чи в мережі колізій. Інші пакети до 512 байт можуть не розширюватися.<br /> <br /> Передача в мережі Gigabit Ethernet виробляється як у напівдуплексному режимі (зі збереженням методу доступу [[CSMA/CD]]), так й у більше швидкому повнодуплексному режимі (аналогічно попередньої мережі Fast Ethernet). Очікується, що повнодуплексний режим, що не накладає обмежень на довжину мережі (крім обмежень у зв'язку із загасанням сигналу в кабелі) і забезпечуючий відсутність конфліктів, стане в майбутньому основним для Gigabit Ethernet.<br /> <br /> <br /> == Застосування ==<br /> <br /> Мережа Gigabit Ethernet, насамперед, знаходить застосування в мережах, що поєднує комп'ютери великих підприємств, які розташовуються в декількох будинках. Вона дозволяє за допомогою відповідних комутаторів, що перетворюють швидкості передачі, забезпечити канали зв'язку з високою пропускною здатністю між окремими частинами складної мережі або лінії зв'язку комутаторів з швидкодіючими серверами.<br /> Імовірно, у ряді випадків Gigabit Ethernet буде витісняти оптоволокону мережу FDDI, що у цей час всі частіше використовується для об'єднання в мережу декількох локальних мереж, у тому числі, і Ethernet. Правда, FDDI може зв'язувати абонентів, що перебувають набагато далі друг від друга, але по швидкості передачі інформації Gigabit Ethernet істотно перевершує FDDI.<br /> <br /> == Засоби забезпечення діаметру мережі в 200 м на середовищі, що розділяється ==<br /> <br /> Для розширення максимального діаметру мережі Gigabit Ethernet в напівдуплексному режимі до 200 м розробники технології зробили достатньо природні заходи, що грунтуються на відомому співвідношенні часу передачі кадру мінімальної довжини і часу подвійного обороту.<br /> <br /> Мінімальний розмір кадру був збільшений (без урахування преамбули) з 64 до 512 байт або до 4096 bt. Відповідно, час подвійного обороту тепер також можна було збільшити до 4095 bt, що робить допустимим діаметр мережі близько 200 м при використанні одного повторителя. При подвійній затримці сигналу в 10 bt/m оптоволоконні кабелі завдовжки 100 м вносять внесок під час подвійного обороту по 1000 bt, і якщо повторитель і мережеві адаптери вноситимуть такі ж затримки, як в технології Fast Ethernet, то затримка повторителя в 1000 bt і парах мережевих адаптерів в 1000 bt дадуть в сумі час подвійного обороту 4000 bt, що задовольняє умові розпізнавання колізій. Для збільшення довжини кадру до потрібної в новій технології величини мережевий адаптер повинен доповнити поле даних до довжини 448 байт так званим розширенням (extention), що є полем, заповненим забороненими символами коди 8В/10В, які неможливо прийняти за коди даних.<br /> <br /> Для скорочення накладних витрат при використанні дуже довгих кадрів для передачі коротких квитанцій розробники стандарту дозволили кінцевим вузлам передавати декілька кадрів підряд, без передачі середовища іншим станціям. Такий режим отримав назву Burst Mode - монопольний пакетний режим. Станція може передати підряд декілька кадрів із загальною довжиною не більше 65 536 битий або 8192 байт. Якщо станції потрібно передати декілька невеликих кадрів, то вона може не доповнювати їх до розміру в 512 байт, а передавати підряд до вичерпання межі в 8192 байт (у цю межу входять всі байти кадру, зокрема преамбула, заголовок, дані і контрольна сума). Межа 8192 байт називається BurstLength. Якщо станція почала передавати кадр і межу BurstLength був досягнутий в середині кадру, то кадр дозволяється передати до кінця.<br /> <br /> Збільшення «суміщеного» кадру до 8192 байт декілька затримує доступ до середовища інших станцій, що розділяється, але при швидкості 1000 Мбіт/с ця затримка не така істотна.<br /> <br /> == Специфікації фізичного середовища стандарту 802.3z ==<br /> <br /> У стандарті 802.3z визначені наступні типи фізичного середовища:<br /> <br /> - одномодовий волоконно-оптичний кабель;<br /> <br /> - багатомодовий волоконно-оптичний кабель 62,5/125;<br /> <br /> - багатомодовий волоконно-оптичний кабель 50/125;<br /> <br /> - подвійний коаксиал з хвилевим опором 75 Ом.<br /> <br /> == Багатомодовий кабель ==<br /> <br /> Для передачі даних по традиційному для комп'ютерних мереж багатомодовому волоконно-оптичному кабелю стандарт визначає застосування випромінювачів, що працюють на двох довжинах хвиль: 1300 і 850 нм. Застосування світлодіодів з довжиною хвилі 850 нм пояснюється тим, що вони набагато дешевші, ніж світлодіоди, що працюють на хвилі 1300 нм, хоча при цьому максимальна довжина кабелю зменшується, оскільки загасання багатомодового оптоволокна на хвилі 850 м більш ніж в два рази вище, ніж на хвилі 1300 нм. Проте можливість здешевлення надзвичайно важлива для такої в цілому дорогої технології, як Gigabit Ethernet.<br /> <br /> Для багатомодового оптоволокна стандарт 802.3z визначив специфікації 1000Base-SX і 1000Base-LX.<br /> <br /> У першому випадку використовується довжина хвилі 850 нм (S означає Short Wavelength, коротка хвиля), а в другому - 1300 нм (L - від Long Wavelength, довга хвиля).<br /> <br /> Для специфікації 1000Base-SX гранична довжина оптоволоконного сегменту для кабелю 62,5/125 залишає 220 м, а для кабелю 50/125 - 500 м. Очевидні, що ці максимальні значення можуть досягатися тільки для повнодуплексної передачі даних, оскільки час подвійного обороту сигналу на двох відрізках 220 м рівні 4400 bt, що перевершує межу 4095 bt навіть без урахування повторителя і мережевих адаптерів. Для напівдуплексної передачі максимальні значення сегментів оптоволоконного кабелю завжди повинні бути менше 100 м. Приведені відстані в 220 і 500 м розраховано для гіршого за стандартом випадку смуги пропускання багатомодового кабелю, що знаходиться в межах від 160 до 500 Мгц/км.. Реальні кабелі зазвичай володіють значно кращими характеристиками, що знаходяться між 600 і 1000 Мгц/км.. В цьому випадку можна збільшити довжину кабелю до приблизно 800 м.</div>

ENergyKos https://wiki.cusu.edu.ua/index.php/Gigabit_Ethernet 2012-09-17T05:23:04Z

<p>ENergyKos: </p> <hr /> <div> <br /> == '''Gigabit Ethernet'' ==<br /> <br /> <br /> Мережа '''Gigabit Ethernet''' - це природний, еволюційний шлях розвитку концепції, закладеної в стандартній мережі [[Ethernet]]. Безумовно, вона успадковує й всі недоліки своїх прямих попередників, наприклад, негарантований час доступу до мережі. Однак величезна пропускна здатність приводить до того, що завантажити мережу до тих рівнів, коли цей фактор стає визначальним, досить важко. Зате збереження наступності дозволяє досить просто з'єднувати сегменти [[Ethernet]], [[Fast Ethernet]] й Gigabit Ethernet у мережу, і, саме головне, переходити до нових швидкостей поступово, уводячи гігабітні сегменти тільки на самих напружених ділянках мережі. До того ж далеко не скрізь така висока пропускна здатність дійсно необхідна.<br /> <br /> У мережі Gigabit Ethernet зберігається метод доступу [[CSMA/CD]], використовуються ті ж формати пакетів (кадрів) і ті ж їхні розміри. Не потрібно ніякого перетворення протоколів у місцях з'єднання із сегментами [[Ethernet]] й [[Fast Ethernet]]. Єдине, що потрібно, - це узгодження швидкостей обміну, тому головною областю застосування Gigabit Ethernet стане в першу чергу з'єднання концентраторів Ethernet й Fast Ethernet між собою.<br /> <br /> З появою швидкодіючихих серверів і поширенням персональних комп'ютерів класу &quot;high-end&quot; переваги Gigabit Ethernet стають усе більш явними. Так, 64-розрядна системна магістраль PCI, уже фактичний стандарт, цілком досягає необхідної для такої мережі швидкості передачі даних.<br /> <br /> <br /> == Історія ==<br /> <br /> Роботи зі створення мережі Gigabit Ethernet ведуться з 1995 року. В 1998 році прийнятий стандарт, що одержав найменування IEEE 802.3z (1000BASE-SX, 1000BASE-LX й 1000BASE-CX). Розробкою займається спеціально створений альянс (Gigabit Ethernet Alliance), у який, зокрема, входить така відома компанія, що займається мережними апаратурами, як 3Com. В 1999 році прийнятий стандарт IEEE 802.3ab (1000BASE-T).<br /> <br /> <br /> == Типи сегментів ==<br /> <br /> Номенклатура сегментів мережі Gigabit Ethernet у цей час містить у собі наступні типи:<br /> <br /> * '''1000BASE-SX''' - сегмент на мультимодовому оптоволоконому кабелі з довжиною хвилі світлового сигналу 850 нм (довжиною до 500 метрів). Використовуються лазерні передавачі.<br /> <br /> * '''1000BASE-LX''' - сегмент на мультимодовому (довжиною до 500 метрів) і одномодовому (довжиною до 2000 метрів) оптоволоконому кабелі з довжиною хвилі світлового сигналу 1300 нм. Використовуються лазерні передавачі.<br /> <br /> * '''1000BASE-CX''' - сегмент на екранованій крученій парі (довжиною до 25 метрів).<br /> <br /> * '''1000BASE-T''' (стандарт [[IEEE]] 802.3ab) - сегмент на зчетвереній неекранованій крученій парі категорії 5 (довжиною до 100 метрів). Використовується 5-рівневе кодування (PAM-5), причому в повнодуплексному режимі передача ведеться по кожній парі у двох напрямках.<br /> <br /> {| class=&quot;wikitable&quot; <br /> !Назва<br /> !<br /> !Відстань<br /> |-<br /> | 1000BASE-CX<br /> | Збалансований мідний кабель<br /> | 25 метрів<br /> |-<br /> | 1000BASE-SX<br /> | багатомодове волокно<br /> | 550 метрів<br /> |-<br /> | 1000BASE-LX<br /> | Одномодове волокно<br /> | 5&amp;nbsp;км<br /> |-<br /> | 1000BASE-SX<br /> | Багатомодове волокно використовується 850&amp;nbsp;nm довжина хвилі<br /> | 550 метрів<br /> |-<br /> | 1000BASE-LH<br /> | Одномодове або Багатомодове волокно використовується 1310&amp;nbsp;nm довжина хвилі<br /> | 10&amp;nbsp;км<br /> |-<br /> | 1000BASE-ZX <br /> | Одномодове волокно на 1550&amp;nbsp;nm довжина хвилі<br /> | ~ 70&amp;nbsp;км<br /> |-<br /> | 1000BASE-LX10<br /> | Одномодове волокно використовується 1310&amp;nbsp;nm довжина хвилі<br /> | 10&amp;nbsp;км<br /> |-<br /> | 1000BASE-BX10<br /> | Одномодове волокно, по single-strand fiber: 1490&amp;nbsp;nm прямий канал 1310&amp;nbsp;nm зворотній канал<br /> | 10&amp;nbsp;км<br /> |-<br /> | 1000BASE-T<br /> | Вита пара (CAT-5, CAT-5e, CAT-6, or CAT-7)<br /> | 100 метрів<br /> |-<br /> | 1000BASE-TX<br /> | Вита пара (CAT-6, CAT-7)<br /> | 100 метрів<br /> |-<br /> |}<br /> <br /> == Принципи роботи ==<br /> <br /> Спеціально для мережі Gigabit Ethernet запропонований метод кодування переданої інформації 8У/10У, побудований по тому ж принципі, що й код 4У/5У мережі FDDI (крім 1000BASE-T). Таким чином, восьми бітам інформації, яку потрібно передати, ставиться у відповідність 10 біт, переданих по мережі. Цей код дозволяє зберегти самосинхронізацію, легко виявляти несучу (факт передачі), але не вимагає подвоєння смуги пропущення, як у випадку манчестерського коду.<br /> <br /> Для збільшення 512-бітного інтервалу мережі Ethernet, що відповідає мінімальній довжині пакета, (51,2 мкс у мережі [[Ethernet]] й 5,12 мкс у мережі Fast Ethernet), розроблені спеціальні методи. Зокрема, мінімальна довжина пакета збільшена до 512 байт (4096 біт). У противному випадку часовий інтервал 0,512 мкс надмірно обмежував би граничну довжину мережі Gigabit Ethernet. Всі пакети з довжиною менше 512 байт розширюються до 512 байт. Поле розширення вставляється в пакет після поля контрольної суми. Це вимагає додаткової обробки пакетів, але зате максимально припустимий розмір мережі стає в 8 разів більше, ніж без прийняття таких мір.<br /> <br /> Крім того, в Gigabit Ethernet передбачена можливість блокового режиму передачі пакетів (frame bursting). При цьому абонент, що одержав право передавати й, що має для передачі кілька пакетів, може передати не один, а кілька пакетів, послідовно, причому адресованих різним абонентам-одержувачам. Додаткові передані пакети можуть бути тільки короткими, а сумарна довжина всіх пакетів блоку не повинна перевищувати 8192 байта. Таке рішення дозволяє знизити кількість захватів мережі й зменшити число колізій. При використанні блокового режиму розширюється до 512 байт тільки перший пакет блоку для того, щоб перевірити, немає чи в мережі колізій. Інші пакети до 512 байт можуть не розширюватися.<br /> <br /> Передача в мережі Gigabit Ethernet виробляється як у напівдуплексному режимі (зі збереженням методу доступу [[CSMA/CD]]), так й у більше швидкому повнодуплексному режимі (аналогічно попередньої мережі Fast Ethernet). Очікується, що повнодуплексний режим, що не накладає обмежень на довжину мережі (крім обмежень у зв'язку із загасанням сигналу в кабелі) і забезпечуючий відсутність конфліктів, стане в майбутньому основним для Gigabit Ethernet.<br /> <br /> <br /> == Застосування ==<br /> <br /> Мережа Gigabit Ethernet, насамперед, знаходить застосування в мережах, що поєднує комп'ютери великих підприємств, які розташовуються в декількох будинках. Вона дозволяє за допомогою відповідних комутаторів, що перетворюють швидкості передачі, забезпечити канали зв'язку з високою пропускною здатністю між окремими частинами складної мережі або лінії зв'язку комутаторів з швидкодіючими серверами.<br /> Імовірно, у ряді випадків Gigabit Ethernet буде витісняти оптоволокону мережу FDDI, що у цей час всі частіше використовується для об'єднання в мережу декількох локальних мереж, у тому числі, і Ethernet. Правда, FDDI може зв'язувати абонентів, що перебувають набагато далі друг від друга, але по швидкості передачі інформації Gigabit Ethernet істотно перевершує FDDI.<br /> <br /> == Засоби забезпечення діаметру мережі в 200 м на середовищі, що розділяється ==<br /> <br /> Для розширення максимального діаметру мережі Gigabit Ethernet в напівдуплексному режимі до 200 м розробники технології зробили достатньо природні заходи, що грунтуються на відомому співвідношенні часу передачі кадру мінімальної довжини і часу подвійного обороту.<br /> <br /> Мінімальний розмір кадру був збільшений (без урахування преамбули) з 64 до 512 байт або до 4096 bt. Відповідно, час подвійного обороту тепер також можна було збільшити до 4095 bt, що робить допустимим діаметр мережі близько 200 м при використанні одного повторителя. При подвійній затримці сигналу в 10 bt/m оптоволоконні кабелі завдовжки 100 м вносять внесок під час подвійного обороту по 1000 bt, і якщо повторитель і мережеві адаптери вноситимуть такі ж затримки, як в технології Fast Ethernet, то затримка повторителя в 1000 bt і парах мережевих адаптерів в 1000 bt дадуть в сумі час подвійного обороту 4000 bt, що задовольняє умові розпізнавання колізій. Для збільшення довжини кадру до потрібної в новій технології величини мережевий адаптер повинен доповнити поле даних до довжини 448 байт так званим розширенням (extention), що є полем, заповненим забороненими символами коди 8В/10В, які неможливо прийняти за коди даних.<br /> <br /> Для скорочення накладних витрат при використанні дуже довгих кадрів для передачі коротких квитанцій розробники стандарту дозволили кінцевим вузлам передавати декілька кадрів підряд, без передачі середовища іншим станціям. Такий режим отримав назву Burst Mode - монопольний пакетний режим. Станція може передати підряд декілька кадрів із загальною довжиною не більше 65 536 битий або 8192 байт. Якщо станції потрібно передати декілька невеликих кадрів, то вона може не доповнювати їх до розміру в 512 байт, а передавати підряд до вичерпання межі в 8192 байт (у цю межу входять всі байти кадру, зокрема преамбула, заголовок, дані і контрольна сума). Межа 8192 байт називається BurstLength. Якщо станція почала передавати кадр і межу BurstLength був досягнутий в середині кадру, то кадр дозволяється передати до кінця.<br /> <br /> Збільшення «суміщеного» кадру до 8192 байт декілька затримує доступ до середовища інших станцій, що розділяється, але при швидкості 1000 Мбіт/с ця затримка не така істотна.<br /> <br /> == Специфікації фізичного середовища стандарту 802.3z ==<br /> <br /> У стандарті 802.3z визначені наступні типи фізичного середовища:<br /> <br /> - одномодовий волоконно-оптичний кабель;<br /> <br /> - багатомодовий волоконно-оптичний кабель 62,5/125;<br /> <br /> - багатомодовий волоконно-оптичний кабель 50/125;<br /> <br /> - подвійний коаксиал з хвилевим опором 75 Ом.</div>

ENergyKos https://wiki.cusu.edu.ua/index.php/Gigabit_Ethernet 2012-09-17T05:22:31Z

<p>ENergyKos: </p> <hr /> <div> <br /> == '''Gigabit Ethernet'' ==<br /> <br /> <br /> Мережа '''Gigabit Ethernet''' - це природний, еволюційний шлях розвитку концепції, закладеної в стандартній мережі [[Ethernet]]. Безумовно, вона успадковує й всі недоліки своїх прямих попередників, наприклад, негарантований час доступу до мережі. Однак величезна пропускна здатність приводить до того, що завантажити мережу до тих рівнів, коли цей фактор стає визначальним, досить важко. Зате збереження наступності дозволяє досить просто з'єднувати сегменти [[Ethernet]], [[Fast Ethernet]] й Gigabit Ethernet у мережу, і, саме головне, переходити до нових швидкостей поступово, уводячи гігабітні сегменти тільки на самих напружених ділянках мережі. До того ж далеко не скрізь така висока пропускна здатність дійсно необхідна.<br /> <br /> У мережі Gigabit Ethernet зберігається метод доступу [[CSMA/CD]], використовуються ті ж формати пакетів (кадрів) і ті ж їхні розміри. Не потрібно ніякого перетворення протоколів у місцях з'єднання із сегментами [[Ethernet]] й [[Fast Ethernet]]. Єдине, що потрібно, - це узгодження швидкостей обміну, тому головною областю застосування Gigabit Ethernet стане в першу чергу з'єднання концентраторів Ethernet й Fast Ethernet між собою.<br /> <br /> З появою швидкодіючихих серверів і поширенням персональних комп'ютерів класу &quot;high-end&quot; переваги Gigabit Ethernet стають усе більш явними. Так, 64-розрядна системна магістраль PCI, уже фактичний стандарт, цілком досягає необхідної для такої мережі швидкості передачі даних.<br /> <br /> <br /> == Історія ==<br /> <br /> Роботи зі створення мережі Gigabit Ethernet ведуться з 1995 року. В 1998 році прийнятий стандарт, що одержав найменування IEEE 802.3z (1000BASE-SX, 1000BASE-LX й 1000BASE-CX). Розробкою займається спеціально створений альянс (Gigabit Ethernet Alliance), у який, зокрема, входить така відома компанія, що займається мережними апаратурами, як 3Com. В 1999 році прийнятий стандарт IEEE 802.3ab (1000BASE-T).<br /> <br /> <br /> == Типи сегментів ==<br /> <br /> Номенклатура сегментів мережі Gigabit Ethernet у цей час містить у собі наступні типи:<br /> <br /> * '''1000BASE-SX''' - сегмент на мультимодовому оптоволоконому кабелі з довжиною хвилі світлового сигналу 850 нм (довжиною до 500 метрів). Використовуються лазерні передавачі.<br /> <br /> * '''1000BASE-LX''' - сегмент на мультимодовому (довжиною до 500 метрів) і одномодовому (довжиною до 2000 метрів) оптоволоконому кабелі з довжиною хвилі світлового сигналу 1300 нм. Використовуються лазерні передавачі.<br /> <br /> * '''1000BASE-CX''' - сегмент на екранованій крученій парі (довжиною до 25 метрів).<br /> <br /> * '''1000BASE-T''' (стандарт [[IEEE]] 802.3ab) - сегмент на зчетвереній неекранованій крученій парі категорії 5 (довжиною до 100 метрів). Використовується 5-рівневе кодування (PAM-5), причому в повнодуплексному режимі передача ведеться по кожній парі у двох напрямках.<br /> <br /> {| class=&quot;wikitable&quot; <br /> !Назва<br /> !<br /> !Відстань<br /> |-<br /> | 1000BASE-CX<br /> | Збалансований мідний кабель<br /> | 25 метрів<br /> |-<br /> | 1000BASE-SX<br /> | багатомодове волокно<br /> | 550 метрів<br /> |-<br /> | 1000BASE-LX<br /> | Одномодове волокно<br /> | 5&amp;nbsp;км<br /> |-<br /> | 1000BASE-SX<br /> | Багатомодове волокно використовується 850&amp;nbsp;nm довжина хвилі<br /> | 550 метрів<br /> |-<br /> | 1000BASE-LH<br /> | Одномодове або Багатомодове волокно використовується 1310&amp;nbsp;nm довжина хвилі<br /> | 10&amp;nbsp;км<br /> |-<br /> | 1000BASE-ZX <br /> | Одномодове волокно на 1550&amp;nbsp;nm довжина хвилі<br /> | ~ 70&amp;nbsp;км<br /> |-<br /> | 1000BASE-LX10<br /> | Одномодове волокно використовується 1310&amp;nbsp;nm довжина хвилі<br /> | 10&amp;nbsp;км<br /> |-<br /> | 1000BASE-BX10<br /> | Одномодове волокно, по single-strand fiber: 1490&amp;nbsp;nm прямий канал 1310&amp;nbsp;nm зворотній канал<br /> | 10&amp;nbsp;км<br /> |-<br /> | 1000BASE-T<br /> | Вита пара (CAT-5, CAT-5e, CAT-6, or CAT-7)<br /> | 100 метрів<br /> |-<br /> | 1000BASE-TX<br /> | Вита пара (CAT-6, CAT-7)<br /> | 100 метрів<br /> |-<br /> |}<br /> <br /> == Принципи роботи ==<br /> <br /> Спеціально для мережі Gigabit Ethernet запропонований метод кодування переданої інформації 8У/10У, побудований по тому ж принципі, що й код 4У/5У мережі FDDI (крім 1000BASE-T). Таким чином, восьми бітам інформації, яку потрібно передати, ставиться у відповідність 10 біт, переданих по мережі. Цей код дозволяє зберегти самосинхронізацію, легко виявляти несучу (факт передачі), але не вимагає подвоєння смуги пропущення, як у випадку манчестерського коду.<br /> <br /> Для збільшення 512-бітного інтервалу мережі Ethernet, що відповідає мінімальній довжині пакета, (51,2 мкс у мережі [[Ethernet]] й 5,12 мкс у мережі Fast Ethernet), розроблені спеціальні методи. Зокрема, мінімальна довжина пакета збільшена до 512 байт (4096 біт). У противному випадку часовий інтервал 0,512 мкс надмірно обмежував би граничну довжину мережі Gigabit Ethernet. Всі пакети з довжиною менше 512 байт розширюються до 512 байт. Поле розширення вставляється в пакет після поля контрольної суми. Це вимагає додаткової обробки пакетів, але зате максимально припустимий розмір мережі стає в 8 разів більше, ніж без прийняття таких мір.<br /> <br /> Крім того, в Gigabit Ethernet передбачена можливість блокового режиму передачі пакетів (frame bursting). При цьому абонент, що одержав право передавати й, що має для передачі кілька пакетів, може передати не один, а кілька пакетів, послідовно, причому адресованих різним абонентам-одержувачам. Додаткові передані пакети можуть бути тільки короткими, а сумарна довжина всіх пакетів блоку не повинна перевищувати 8192 байта. Таке рішення дозволяє знизити кількість захватів мережі й зменшити число колізій. При використанні блокового режиму розширюється до 512 байт тільки перший пакет блоку для того, щоб перевірити, немає чи в мережі колізій. Інші пакети до 512 байт можуть не розширюватися.<br /> <br /> Передача в мережі Gigabit Ethernet виробляється як у напівдуплексному режимі (зі збереженням методу доступу [[CSMA/CD]]), так й у більше швидкому повнодуплексному режимі (аналогічно попередньої мережі Fast Ethernet). Очікується, що повнодуплексний режим, що не накладає обмежень на довжину мережі (крім обмежень у зв'язку із загасанням сигналу в кабелі) і забезпечуючий відсутність конфліктів, стане в майбутньому основним для Gigabit Ethernet.<br /> <br /> <br /> == Застосування ==<br /> <br /> Мережа Gigabit Ethernet, насамперед, знаходить застосування в мережах, що поєднує комп'ютери великих підприємств, які розташовуються в декількох будинках. Вона дозволяє за допомогою відповідних комутаторів, що перетворюють швидкості передачі, забезпечити канали зв'язку з високою пропускною здатністю між окремими частинами складної мережі або лінії зв'язку комутаторів з швидкодіючими серверами.<br /> Імовірно, у ряді випадків Gigabit Ethernet буде витісняти оптоволокону мережу FDDI, що у цей час всі частіше використовується для об'єднання в мережу декількох локальних мереж, у тому числі, і Ethernet. Правда, FDDI може зв'язувати абонентів, що перебувають набагато далі друг від друга, але по швидкості передачі інформації Gigabit Ethernet істотно перевершує FDDI.<br /> <br /> == Засоби забезпечення діаметру мережі в 200 м на середовищі, що розділяється ==<br /> <br /> Для розширення максимального діаметру мережі Gigabit Ethernet в напівдуплексному режимі до 200 м розробники технології зробили достатньо природні заходи, що грунтуються на відомому співвідношенні часу передачі кадру мінімальної довжини і часу подвійного обороту.<br /> <br /> Мінімальний розмір кадру був збільшений (без урахування преамбули) з 64 до 512 байт або до 4096 bt. Відповідно, час подвійного обороту тепер також можна було збільшити до 4095 bt, що робить допустимим діаметр мережі близько 200 м при використанні одного повторителя. При подвійній затримці сигналу в 10 bt/m оптоволоконні кабелі завдовжки 100 м вносять внесок під час подвійного обороту по 1000 bt, і якщо повторитель і мережеві адаптери вноситимуть такі ж затримки, як в технології Fast Ethernet, то затримка повторителя в 1000 bt і парах мережевих адаптерів в 1000 bt дадуть в сумі час подвійного обороту 4000 bt, що задовольняє умові розпізнавання колізій. Для збільшення довжини кадру до потрібної в новій технології величини мережевий адаптер повинен доповнити поле даних до довжини 448 байт так званим розширенням (extention), що є полем, заповненим забороненими символами коди 8В/10В, які неможливо прийняти за коди даних.<br /> <br /> Для скорочення накладних витрат при використанні дуже довгих кадрів для передачі коротких квитанцій розробники стандарту дозволили кінцевим вузлам передавати декілька кадрів підряд, без передачі середовища іншим станціям. Такий режим отримав назву Burst Mode - монопольний пакетний режим. Станція може передати підряд декілька кадрів із загальною довжиною не більше 65 536 битий або 8192 байт. Якщо станції потрібно передати декілька невеликих кадрів, то вона може не доповнювати їх до розміру в 512 байт, а передавати підряд до вичерпання межі в 8192 байт (у цю межу входять всі байти кадру, зокрема преамбула, заголовок, дані і контрольна сума). Межа 8192 байт називається BurstLength. Якщо станція почала передавати кадр і межу BurstLength був досягнутий в середині кадру, то кадр дозволяється передати до кінця.<br /> <br /> Збільшення «суміщеного» кадру до 8192 байт декілька затримує доступ до середовища інших станцій, що розділяється, але при швидкості 1000 Мбіт/с ця затримка не така істотна.</div>

ENergyKos https://wiki.cusu.edu.ua/index.php/Fast_Ethernet 2012-09-17T05:20:46Z

<p>ENergyKos: /* Обмеження мереж Fast Ethernet, побудованих на повторителях */</p> <hr /> <div>Fast Ethernet - специфікація IEЕЕ 802.3 u офіційно прийнята 26 жовтня 1995 року визначає стандарт протоколу канального рівня для мереж працюють при використанні як мідного, так і волоконно-оптичного кабелю зі швидкістю 100Мб / с. Нова специфікація є спадкоємицею стандарту Ethernet IEЕЕ 802.3, використовуючи такий же формат кадру, механізм доступу до середовища CSMA / CD і топологію зірка. Еволюція торкнулася декількох елементів конфігурації засобів фізичного рівня, що дозволило збільшити пропускну спроможність, включаючи типи застосовуваного кабелю, довжину сегментів і кількість концентраторів.<br /> <br /> <br /> == Історія ==<br /> Класичний 10-мегабитный Ethernet влаштовував більшість користувачів на протязі близько 15 років. Проте на початку 90-х років почала відчуватися його недостатня пропускна спроможність. Для комп'ютерів на процесорах Intel 80286 або 80386 з шинами ISA (8 Мбайт/с) або EISA (32 Мбайт/с) пропускна спроможність сегменту Ethernet складала 1/8 або 1/32 каналу «пам'ять-диск», і це добре узгоджувалося із співвідношенням об'ємів даних, що обробляються локально, і даних, передаваних по мережі. Для могутніших клієнтських станцій з шиною PCI (133 Мбайт/с) ця частка впала до 1/133, що було явно недостатньо. Тому багато сегментів 10-мегабитного Ethernet стали переобтяженими, реакція серверів в них значно впала, а частота виникнення колізій істотно зросла, ще більш знижуючи корисну пропускну спроможність.<br /> <br /> Назріла необхідність в розробці «нового» Ethernet, тобто технології, яка була б такою ж ефективною по співвідношенню ціна/якість при продуктивності 100 Мбіт/с. В результаті пошуків і досліджень фахівці розділилися на два табори, що врешті-решт привело до появи двох нових технологій - Fast Ethernet і 100VG-AnyLAN. Вони відрізняються ступенем спадкоємності з класичним Ethernet.<br /> <br /> У 1992 році група виробників мережевого устаткування, включаючи таких лідерів технології Ethernet, як SynOptics, 3Com і ряд інших, утворили некомерційне об'єднання Fast Ethernet Alliance для розробки стандарту нової технології, яка повинна була в максимально можливому ступені зберегти особливості технології Ethernet.<br /> <br /> Другий табір очолили компанії Hewlett-Packard і AT&amp;T, які запропонували скористатися слушною нагодою для усунення деяких відомих недоліків технології Ethernet. Через деякий час до цих компаній приєдналася компанія IBM, яка внесла свій внесок пропозицією забезпечити в новій технології деяку сумісність з мережами Token Ring.<br /> <br /> У комітеті 802 інститути IEEE в цей же час була сформована дослідницька група для вивчення технічного потенціалу нових високошвидкісних технологій. За період з кінця 1992 року і по кінець 1993 року група IEEE вивчила 100-мегабитные рішення, запропоновані різними виробниками. Разом з пропозиціями Fast Ethernet Alliance група розглянула також і високошвидкісну технологію, запропоновану компаніями Hewlett-Packard і AT&amp;T.<br /> <br /> В центрі дискусій була проблема збереження випадкового методу доступу CSMA/CD. Пропозиція Fast Ethernet Alliance зберігала цей метод і тим самим забезпечувала спадкоємність і узгодженість мереж 10 Мбіт/с і 100 Мбіт/с. Коаліція HP і AT&amp;T, яка мала підтримку значно меншого числа виробників в мережевій індустрії, чим Fast Ethernet Alliance, запропонувала абсолютно новий метод доступу, названий Demand Priority - пріоритетний доступ на вимогу. Він істотно міняв картину поведінки вузлів в мережі, тому не зміг вписатися в технологію Ethernet і стандарт 802.3, і для його стандартизації був організований новий комітет IEEE 802.12.<br /> <br /> Осінню 1995 року обидві технології стали стандартами IEEE. Комітет IEEE 802.3 прийняв специфікацію Fast Ethernet як стандарт 802.3и, який не є самостійним стандартом, а є доповненням до існуючого стандарту 802.3 у вигляді розділів з 21 по 30. Комітет 802.12 прийняв технологію 100VG-AnyLAN, яка використовує новий метод доступу Demand Priority і підтримує кадрів двох форматів - Ethernet і Token Ring.<br /> <br /> =='''Загальні вимоги до проектування'''==<br /> <br /> Fast Ethernet є розширенням існуючого стандарту Ethernet. Вона (технологія) працює за допомогою UTP-кабеля для передачі даних або опто-волоконного кабеля і використовує CSMA / CD в топології шини типу &quot;зірка&quot;, схожа на 10BASE-T, де всі кабелі кріпляться до концентратора. І це забезпечує сумісність з існуючими 10BASE-T системами і таким чином дозволяє plug-and-play (&quot;підключити і грати&quot;) оновлення з 10BASE-T. Fast Ethernet іноді називають 100BASE-X, де X є прототипом для FX і TX варіантів.<br /> <br /> &quot;100&quot; в позначенні типу носія відноситься до швидкості передачі 100 Мбіт/сек. &quot;BASE&quot; відноситься до концентратора (смуги) сигналів, що означає, що тільки сигнали Ethernet здійснюється в середовищі. TX, FX і Т4 відносяться до фізичного середовища, яке несе в собі сигнал.<br /> <br /> Швидкий адаптер Ethernet може бути логічно розділений на Media Access Controller (MAC), який займається питаннями більш високого рівня можливостей середовища та інтерфейс фізичного рівня (PHY). MAC може бути пов'язано з PHY за допомогою 4-бітного 25-МГц-го синхронного паралельного інтерфейсу, відомого як Media Independent Interface (MII) або 2бітного 50-МГц зменшеного варіанту Зменшеного Media Independent Interface (RMII). Повторювачі (концентратори) також допустимі і підключаються до декількох PHY для їх різних інтерфейсів.<br /> <br /> MII може (рідко) бути зовнішним зв'язком, але, як правило, є зв'язком між кількома ІС в мережевому адаптері або, навіть, в межах однієї мікросхеми. Специфікації, які написані, базуються на припущенні, що інтерфейс між MAC і PHY буде MII, але вони не вимагають цього.<br /> <br /> MII фіксує теоретичну максимальну швидкість передачі даних для всіх версій швидкого Ethernet до 100 Мбіт/с. Швидкість передачі даних, яка дійсно спостерігається в реальних мережах, менше теоретичного максимуму, у зв'язку з необхідним &quot;заголовком&quot; та &quot;причепом&quot; (біти адресації і виявлення помилок) на кожний кадр, випадковими &quot;втраченими кадрами&quot; у зв'язку з &quot;шумом&quot;, і часом очікування після кожного відправленого кадру для інших пристроїв в мережі, щоб закінчити передачу.<br /> <br /> [[Файл:D:\Students\5_kurs\Net-Card.bmp]]<br /> <br /> =='''Технология''' ==<br /> <br /> В стандарте первых версий (Ethernet v1.0 и Ethernet v2.0) указано, что в качестве передающей среды используется коаксиальный кабель, в дальнейшем появилась возможность использовать витую пару и оптический кабель.<br /> <br /> Причинами перехода на витую пару были:<br /> <br /> возможность работы в дуплексном режиме; <br /> низкая стоимость кабеля «витой пары»; <br /> более высокая надёжность сетей при неисправности в кабеле; <br /> большая помехозащищенность при использовании дифференциального сигнала; <br /> возможность питания по кабелю маломощных узлов, например IP-телефонов (стандарт Power over Ethernet, POE); <br /> отсутствие гальванической связи (прохождения тока) между узлами сети. При использовании коаксиального кабеля в российских условиях, где, как правило, отсутствует заземление компьютеров, применение коаксиального кабеля часто сопровождалось пробоем сетевых карт, и иногда даже полным «выгоранием» системного блока. <br /> Причиной перехода на оптический кабель была необходимость увеличить длину сегмента без повторителей.<br /> <br /> Метод управления доступом (для сети на коаксиальном кабеле) — множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий (CSMA/CD, Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection), скорость передачи данных 10 Мбит/с, размер пакета от 72 до 1526 байт, описаны методы кодирования данных. Режим работы полудуплексный, то есть узел не может одновременно передавать и принимать информацию. Количество узлов в одном разделяемом сегменте сети ограничено предельным значением в 1024 рабочих станции (спецификации физического уровня могут устанавливать более жёсткие ограничения, например, к сегменту тонкого коаксиала может подключаться не более 30 рабочих станций, а к сегменту толстого коаксиала — не более 100). Однако сеть, построенная на одном разделяемом сегменте, становится неэффективной задолго до достижения предельного значения количества узлов, в основном по причине полудуплексного режима работы.<br /> <br /> В 1995 году принят стандарт IEEE 802.3u Fast Ethernet со скоростью 100 Мбит/с и появилась возможность работы в режиме полный дуплекс. В 1997 году был принят стандарт IEEE 802.3z Gigabit Ethernet со скоростью 1000 Мбит/с для передачи по оптоволокну и еще через два года для передачи по витой паре.<br /> <br /> <br /> =='''''Відмінності Fast Ethernet від Ethernet''''' ==<br /> <br /> Всі відмінності технології Fast Ethernet від Ethernet зосереджені на фізичному рівні (мал. 1). Рівні MAC і LLC у Fast Ethernet залишилися абсолютно тими ж, і їх описують колишні глави стандартів 802.3 і 802.2. Тому розглядаючи технологію Fast Ethernet, покажемо тільки кілька варіантів її фізичного рівня.<br /> <br /> [[Файл:11.JPG]]<br /> <br /> =='''''[[Фізичний рівень технології Fast Ethernet]]''''' ==<br /> <br /> Більш складна структура фізичного рівня технології Fast Ethernet викликана тим, що в ній використовуються три варіанти кабельних систем:<br /> <br /> *волоконно-оптичний багатомодовый кабель, використовуються два волокна; <br /> <br /> *кручена пари категорії 5, використовуються дві пари; <br /> <br /> *кручена пари категорії 3, використовуються чотири пари.<br /> <br /> Офіційний стандарт 802.3u встановив три різних специфікації для фізичного рівня Fast Ethernet і дав їм наступні назви : <br /> <br /> Фізичний рівень 100Base-FX - багатомодове оптоволокно, два волокна ;<br /> <br /> Фізичний рівень 100Base-TX - кручена пара UTP Cat 5 чи STP Type 1, дві пари ;<br /> <br /> Фізичний рівень 100Base-T4 - кручена пара UTP Cat 3, чотири пари.<br /> <br /> Для всіх трьох стандартів справедливі наступні твердження і характеристики. Формати кадрів технології Fast Ethernet не відрізняються від форматів кадрів технологій 10-мегабітного Ethernet. Міжкадровий інтервал (IPG) дорівнює 0,96 мкс, а бітовий інтервал дорівнює 10 нс. Усі тимчасові параметри алгоритму доступу (інтервал відстрочки, час передачі кадру мінімальної довжини і т.п.), вимірюються в бітових інтервалах, залишилися старими, тому зміни в розділи стандарту, що стосуються рівня MAC, не вносилися. Ознакою вільного стану середовища є передача по ньому символу Idle відповідного надлишкового коду (а не відсутність сигналів, як у стандартах Ethernet 10 Мбіт/с). <br /> <br /> Хоча Fast Ethernet і є продовженням стандарту Ethernet, перехід від мережі 10BaseT до 100BaseT не можна розглядати як механічну заміну устаткування - для цього можуть бути потрібно зміни в топології мережі.<br /> <br /> == '''ТРИ ВИДИ FAST ETHERNET''' ==<br /> <br /> Офіційний стандарт 802.3u встановив три різних специфікації для фізичного рівня Fast Ethernet і дав їм наступні назви (рис. 2): <br /> <br /> Фізичний рівень [[100Base-FX]] - багатомодове оптоволокно, два волокна<br /> <br /> Фізичний рівень [[100Base-TX]] - кручена пара UTP Cat 5 чи STP Type 1, дві пари<br /> <br /> Фізичний рівень [[100Base-T4]] - кручена пара UTP Cat 3, чотири пари<br /> <br /> [[Файл:Img002.jpg]]<br /> <br /> Рис. 2 - Структура фізичного рівня Fast Ethernet<br /> <br /> Для всіх трьох стандартів справедливі наступні твердження і характеристики.<br /> <br /> - Формати кадрів технології Fast Ethernet не відрізняються від форматів кадрів технологій 10-мегабитного Ethernet.<br /> <br /> - Міжкадровий інтервал (IPG) рівний 0,96 мкс, а бітовий інтервал рівний 10 нс. Всі тимчасові параметри алгоритму доступу (інтервал відстрочення, час передачі кадру мінімальної довжини і т. п.), зміряні в бітових інтервалах, залишилися колишніми, тому зміни в розділи стандарту, що стосуються рівня MAC, не вносилися.<br /> <br /> - Ознакою вільного стану середовища є передача по ній символу Idle відповідної надмірної коди (а не відсутність сигналів, як в стандартах Ethernet 10 Мбіт/с).<br /> <br /> Фізичний рівень включає три елементи:<br /> <br /> - рівень узгодження (reconciliation sublayer);<br /> <br /> - незалежний від середовища інтерфейс (Media Independent Interface, MII);<br /> <br /> - пристрій фізичного рівня (Physical layer device, PHY).<br /> <br /> Рівень узгодження потрібний для того, щоб рівень MAC, розрахований на інтерфейс AUI, зміг працювати з фізичним рівнем через інтерфейс MII.<br /> <br /> Пристрій фізичного рівня (PHY) полягає, у свою чергу, з декількох підрівнів (див. рис. 1):<br /> <br /> - підрівня логічного кодування даних, такого, що перетворює що поступають від рівня MAC байти в символи коди 4В/5В або 8В/6Т (обидві коди використовуються в технології Fast Ethernet);<br /> <br /> - підрівнів фізичного приєднання і підрівня залежності від фізичного середовища (PMD), які забезпечують формування сигналів відповідно до методу фізичного кодування, наприклад NRZI або MLT-3;<br /> <br /> - підрівня автопереговорів, який дозволяє двом взаємодіючим портам автоматично вибрати найбільш ефективний режим роботи, наприклад, напівдуплексний або повнодуплексний (цей підрівень є факультативним).<br /> <br /> Інтерфейс MII підтримує незалежний від фізичного середовища спосіб обміну даними між підрівнем MAC і підрівнем PHY. Цей інтерфейс аналогічний за призначенням інтерфейсу AUI класичного Ethernet за винятком того, що інтерфейс AUI розташовувався між підрівнем фізичного кодування сигналу (для будь-яких варіантів кабелю використовувався однаковий метод фізичного кодування - манчестерський код) і підрівнем фізичного приєднання до середовища, а інтерфейс Мii розташовується між підрівнем MAC і підрівнями кодування сигналу, яких в стандарті Fast Ethernet три, - FX, ТХ і Т4.<br /> <br /> Роз'їм Мii на відміну від роз'єму AUI має 40 контактів, максимальна довжина кабелю Мii складає один метр. Сигнали, передавані по інтерфейсу Мii, мають амплітуду 5 Ст.<br /> <br /> =='''''Фізичний рівень 100Base-FX - багатомодове оптоволокно, два волокна'''''==<br /> <br /> Ця специфікація визначає роботу протоколу Fast Ethernet по багатомодовому оптоволокну в напівдуплексному і повнодуплексному режимах. Як і в стандарті FDDI, кожен вузол з'єднується з мережею двома оптичними волокнами, що йдуть від приймача (Rx) і від передавача (Тх).<br /> <br /> Між специфікаціями 100Base-FX і 100Base-TX є багато загального, тому загальні для двох специфікацій властивості даватимуться під узагальненою назвою 100Base-FX/TX.<br /> <br /> Тоді як Ethernet із швидкістю передачі 10 Мбіт/с використовує манчестерське кодування для представлення даних при передачі по кабелю, в стандарті Fast Ethernet визначений інший метод кодування - 4В/5В. При цьому методі кожні 4 бита даних підрівня MAC (званих символами) представляються 5 бітами. Надмірний біт дозволяє застосувати потенційні коди при уявленні кожного з п'яти битий у вигляді електричних або оптичних імпульсів. Існування заборонених комбінацій символів дозволяє отбраковывать помилкові символи, що підвищує стійкість роботи мереж з 100Base-FX/TX.<br /> [[Файл:Img003.jpg]]<br /> <br /> Рис. 3 - Структура кадру Fast Ethernet<br /> <br /> Для відділення кадру Ethernet від символів Idle використовується комбінація символів Start Delimiter (пара символів J (11000) і До (10001) коди 4В/5В, а після завершення кадру перед першим символом Idle вставляється символ Т (рис. 3).<br /> <br /> Після перетворення 4-бітових порцій код MAC в 5-бітові порції фізичного рівня їх необхідно представити у вигляді оптичних або електричних сигналів в кабелі, що сполучає вузли мережі. Специфікації 100Base-FX і 100Base-TX використовують для цього різні методи фізичного кодування - NRZI і MLT-3 відповідно (як і в технології FDDI при роботі через оптоволокно і виту пару).<br /> <br /> <br /> =='''''Фізичний рівень 100Base-TX - вита пара UTP Cat 5 або STP Type 1, дві пари'''''==<br /> <br /> Як середовище передачі даних специфікація 100Base-TX використовує кабель UTP категорії 5 або кабель STP Type 1. Максимальна довжина кабелю в обох випадках -100 м.<br /> <br /> Основні відмінності від специфікації 100Base-FX - використання методу MLT-3 для передачі сигналів 5-бітових порцій коди 4В/5В по витій парі, а також наявність функції автопереговорів (Auto-negotiation) для вибору режиму роботи порту. Схема автопереговорів дозволяє двом сполученим фізично пристроям, які підтримують декілька стандартів фізичного рівня, що відрізняються бітовою швидкістю і кількістю витих пар, вибрати найбільш вигідний режим роботи. Зазвичай процедура автопереговорів відбувається при під'єднуванні мережевого адаптера, який може працювати на швидкостях 10 і 100 Мбіт/с, до концентратора або комутатора.<br /> <br /> Описана нижче схема Auto-negotiation сьогодні є стандартом технології 100Base-T. До цього виробники застосовували різні власні схеми автоматичного визначення швидкості роботи взаємодіючих портів, які не були сумісні. Прийняту як стандарт схему Auto-negotiation запропонувала спочатку компанія National Semiconductor під назвою NWay.<br /> <br /> Всього в даний час визначено 5 різних режимів роботи, які можуть підтримувати пристрої 100Base-TX або 100Base-T4 на витих парах:<br /> <br /> - 10Base-T - 2 пари категорії 3;<br /> <br /> - 10Base-T full-duplex - 2 пари категорії 3;<br /> <br /> - 100Base-TX - 2 пари категорії 5 (або Type 1A STP);<br /> <br /> - 100Base-T4 - 4 пари категорії 3;<br /> <br /> - 100Base-TX full-duplex - 2 пари категорії 5 (або Type 1A STP).<br /> <br /> Режим 10Base-T має найнижчий пріоритет при переговорному процесі, а повнодуплексний режим 100Base-TX - найвищий. Переговорний процес відбувається при включенні живлення пристрою, а також може бути ініційований у будь-який момент модулем управління пристрою<br /> <br /> Пристрій, що почав процес auto-negotiation, посилає своєму партнерові пачку спеціальних імпульсів Fast Link Pulse burst (FLP), в якому міститься 8-бітове слово, що кодує пропонований режим взаємодії, починаючи з найпріоритетнішого, підтримуваного даним вузлом.<br /> <br /> Якщо вузол-партнер підтримує функцію auto-negotuiation і також може підтримувати запропонований режим, він відповідає пачкою імпульсів FLP, в якій підтверджує даний режим, і на цьому переговори закінчуються. Якщо ж вузол-партнер може підтримувати менш пріоритетний режим, то він указує його відповідає, і цей режим вибирається як робочого. Таким чином, завжди вибирається найбільш пріоритетний загальний режим вузлів.<br /> <br /> Вузол, який підтримує тільки технологію 10Base-T, кожні 16 мс посилає манчестерські імпульси для перевірки цілісності лінії, що пов'язує його з сусіднім вузлом. Такий вузол не розуміє запит FLP, який робить йому вузол з функцією Auto-negotiation, і продовжує посилати свої імпульси. Вузол, що отримав у відповідь на запит FLP тільки імпульси перевірки цілісності лінії, розуміє, що його партнер може працювати тільки за стандартом 10Base-T, і встановлює цей режим роботи і для себе.<br /> <br /> =='''''Фізичний рівень 100Base-T4 - вита пара UTP Cat 3, чотири пари'''''==<br /> <br /> Специфікація 100Base-T4 була розроблена для того, щоб можна було використовувати для високошвидкісного Ethernet наявну проводку на витій парі категорії 3. Ця специфікація дозволяє підвищити загальну пропускну спроможність за рахунок одночасної передачі потоків битий по всіх 4 парам кабелю.<br /> <br /> Специфікація 100Base-T4 з'явилася пізніше за інші специфікації фізичного рівня Fast Ethernet. Розробники цієї технології в першу чергу хотіли створити фізичні специфікації, найбільш близькі до специфікацій 10Base-T і 10Base-F, які працювали на двох лініях передачі даних: двох парах або двох волокнах. Для реалізації роботи по двох витих парах довелося перейти на якісніший кабель категорії 5.<br /> <br /> В той же час розробники конкуруючої технології 100VG-AnyLAN спочатку зробили ставку на роботу по витій парі категорії 3; найголовніша перевага полягала не стільки у вартості, а в тому, що вона була вже прокладена в переважному числі будівель. Тому після випуску специфікацій 100Base-TX і 100Base-FX розробники технології Fast Ethernet реалізували свій варіант фізичного рівня для витої пари категорії 3.<br /> <br /> Замість кодування 4В/5В в цьому методі використовується кодування 8В/6Т, яке володіє вужчим спектром сигналу і при швидкості 33 Мбіт/с укладається в смугу 16 Мгц витої пари категорії 3 (при кодуванні 4В/5В спектр сигналу в цю смугу не укладається). Кожні 8 біт інформації рівня MAC кодуються 6-у трійковими цифрами (ternary symbols), тобто цифрами, що мають три стани. Кожна трійкова цифра має тривалість 40 нс. Група з 6-ти трійкових цифр потім передається на одну з трьох передавальних витих пар, незалежно і послідовно.<br /> <br /> Четверта пара завжди використовується для прослуховування частоти, що несе, в цілях виявлення колізії. Швидкість передачі даних по кожній з трьох передаю щих пару рівна 33,3 Мбіт/с, тому загальна швидкість протоколу 100Base-T4 складає 100 Мбіт/с. В той же час із-за прийнятого способу кодування швидкість зміни сигналу на кожній парі рівна всього 25 Мбод, що і дозволяє використовувати виту пару категорії 3.<br /> <br /> На рис. 4 показано з'єднання порту MDI мережевого адаптера 100Base-T4 з портом MDI-X концентратора (приставка Х говорить про те, що у цього роз'єму приєднання приймача і передавача міняються парами кабелю в порівнянні з роз'ємом мережевого адаптера, що дозволяє простіше сполучати пари проводів в кабелі - без перехрещення). Пара 1-2 завжди потрібний для передачі даних від порту MDI до порту MDI-X, пара 3-6 -для прийому даних портом MDI від порту MDI-X, а пари 4-5 і 7-8 є двонаправленими і використовуються як для прийому, так і для передачі, залежно від потреби.<br /> [[Файл:Img004.jpg]]<br /> <br /> Рис. 4 - З'єднання вузлів по специфікації 100Base-T4<br /> <br /> <br /> =='''''Правила побудови сегментів Fast Ethernet при використанні повторювачей класу I і класу II'''''==<br /> <br /> Технологія Fast Ethernet, як і всі некоаксіальні варіанти Ethernet розрахована на підключення кінцевих вузлів - комп'ютерів з відповідними мережевими адаптерами - до багатопортових концентраторів-повторителям або комутаторів.<br /> <br /> Правила коректної побудови сегментів мереж Fast Ethernet включають:<br /> <br /> - обмеження на максимальні довжини сегментів, сполучаючих DTE з DTE;<br /> <br /> - обмеження на максимальні довжини сегментів, сполучаючих DTE з портом повторителя;<br /> <br /> - обмеження на максимальний діаметр мережі;<br /> <br /> - обмеження на максимальне число повторителей і максимальну довжину сегменту, що сполучає повторители.<br /> <br /> =='''''Обмеження довжин сегментів DTE-DTE'''''==<br /> <br /> Як DTE (Data Terminal Equipment) може виступати будь-яке джерело кадрів даних для мережі: мережевий адаптер, порт моста, порт маршрутизатора, модуль управління мережею і інші подібні пристрої. Порт повторителя немає DTE, оскільки він побитно повторює кадр, що вже з'явився в сегменті. У типовій конфігурації мережі Fast Ethernet декілька DTE підключається до портів повторителя, утворюючи мережу зіркоподібної топології.<br /> <br /> <br /> <br /> Специфікація IEEE 802.3u визначає наступні максимальні значення сегментів DTE-DTE: <br /> [[Файл:Img005.jpg]]<br /> <br /> ==Метод кодування NRZI==<br /> <br /> NRZI - Non Return to Zero Invertive (інверсне кодування без повернення до нуля) Цей метод є модифікованим методом Non Return to Zero (NRZ), де для представлення 1 і 0 використовуються потенціали двох рівнів. У коді NRZ I також використовується 2 потенціалу, але його поточне значення залежить від попереднього. Якщо поточне значення біта &quot;1&quot;, то отриманий потенціал повинен бути інверсією від попереднього, якщо значення біта &quot;0&quot; - такий же.<br /> Оскільки код незахищений від довгих послідовностей &quot;нулів&quot; або &quot;одиниць&quot;, то це може призвести до проблем синхронізації. Тому перед передачею, задану послідовність бітів рекомендується попередньо закодувати кодом передбачають скремблирование (скремблер призначений для додання властивостей випадковості переданої послідовності даних з метою полегшення виділення тактової частоти приймачем).<br /> <br /> =='''''Обмеження мереж Fast Ethernet, побудованих на повторителях'''''==<br /> <br /> Повторітелі Fast Ethernet діляться на два класи.<br /> <br /> Повторітелі класу I підтримують всі типи систем кодування фізичного рівня: 100Base-TX/FX (4B/5B) і 100Base-T4 (8B/6T). Повторітелі класу II підтримують тільки один тип системи кодування фізичного рівня - 100Base-TX/FX або 100Base-T4. Тобто повторители класу I дозволяють виконувати трансляцію логічних код з бітовою швидкістю 100 Мбіт/с, а повторителям класу II ця операція недоступна.<br /> <br /> У одному домені колізій допускається наявність тільки одного повторителя класу I. Це пов'язано з тим, що такий повторитель вносить велику затримку при розповсюдженні сигналів із-за необхідності трансляції різних систем сигналізації – 70bt.<br /> <br /> Максимальне число повторителей класу II в домені колізій - 2, причому вони повинні бути сполучені між собою кабелем не довше 5 метрів.<br /> <br /> Невелика кількість повторителей Fast Ethernet не є серйозною перешкодою при побудові мереж. По-перше, наявність стекових повторителей знімає проблеми обмеженого числа портів - всі повторители, що каскадують, є одним повторитель з достатнім числом портів - до декількох сотень. По-друге, застосування комутаторів і маршрутизаторів ділить мережа на декілька доменів колізій, в кожному з яких зазвичай є не дуже велике число станцій.<br /> <br /> У наступній таблиці зведені правила побудови мережі на основі повторителе класу I.<br /> [[Файл:img006.jpg]]<br /> <br /> Ці обмеження проілюстровані типовими конфігураціями мереж, показаними на рис. 5.<br /> [[Файл:img007.jpg]]<br /> <br /> Рис. 5 - Приклади побудови мережі за допомогою повторювачей класу I<br /> <br /> Таким чином, правило 4-х хабов перетворилося для технології Fast Ethernet в правило одного або двох хабов, залежно від класу хаба.<br /> <br /> При визначенні коректності конфігурації мережі можна не керуватися правилами одного або двох хабов, а розраховувати час подвійного обороту мережі, як це було показано раніше для мережі Ethernet 10 Мбіт/с.<br /> <br /> =='''''БІГУН НА КОРОТКІ ДИСТАНЦІЇ'''''==<br /> <br /> Хоча Fast Ethernet і є продовженням стандарту Ethernet, перехід від мережі 10BaseT до 100BaseT не можна розглядати як механічну заміну устаткування - для цього можуть потрібно зміни в топології мережі. <br /> <br /> Теоретична межа діаметру сегменту мережі Fast Ethernet складає 250 метрів; це всього лише 10 відсотків теоретичної межі розміру мережі Ethernet (2500 метрів). Дане обмеження виникає з характеру протоколу CSMA/CD і швидкості передачі 100Мбит/с. <br /> Як вже наголошувалося раніше, передавальна дані робоча станція повинна прослуховувати мережу протягом часу, що дозволяє переконатися в тому, що дані досягли станції призначення. У мережі Ethernet з пропускною спроможністю 10 Мбіт/с (наприклад 10Base5) проміжок часу, необхідний робочій станції для прослуховування мережі на предмет конфлікту, визначається відстанню, яка 512-бітовий кадр (розмір кадру заданий в стандарті Ethernet) пройде за час обробки цього кадру на робочій станції. Для мережі Ethernet з пропускною спроможністю 10 Мбіт/с ця відстань рівно 2500 метрів (див. Мал. 1). <br /> <br /> З іншого боку, той же самий 512-бітовий кадр (стандарт 802.3u задає кадр того ж розміру, що і 802.3, тобто в 512 біт), передаваний робочою станцією в мережі Fast Ethernet, пройде всього 250 м, перш ніж робоча станція завершить його обробку (див. Мал. 2). Якби приймаюча станція була віддалена від передавальної станції на відстань понад 250 м, то кадр міг би вступити в конфлікт з іншим кадром на лінії де-небудь далі, а передавальна станція, завершивши передачу, вже не сприйняла б цей конфлікт. Тому максимальний діаметр мережі 100BaseT складає 250 метрів (див. Рис.3). <br /> <br /> Щоб використовувати допустиму дистанцію, буде потрібно два повторітеля для з'єднання всіх вузлів. Згідно стандарту, максимальна відстань між вузлом і повторітелем складає 100 метрів; у Fast Ethernet, як і в 10BaseT, відстань між концентратором і робочою станцією не повинна перевищувати 100метров. Оскільки сполучні пристрої (повторітелі) вносять додаткові затримки, реальна робоча відстань між вузлами може опинитися ще менше. Тому представляється розумним брати всі відстані з деяким запасом. <br /> Для роботи на великих відстанях доведеться придбати оптичний кабель. Наприклад, устаткування 100BaseFX в напівдуплексному режимі дозволяє з'єднати комутатор з іншим комутатором або кінцевою станцією, що знаходиться на відстані до 450 метрів один від одного. Встановивши повнодуплексний 100BaseFX, можна з'єднати два мережеві пристрої на відстані до двох кілометрів. <br /> <br /> =='''''ВИСНОВКИ'''''==<br /> <br /> Підсумовуючи все вищесказане, відмітимо, що, як нам здається, Fast Ethernet найбільш хороший для вирішення проблем високих пікових навантажень. Наприклад, якщо хтось з користувачів працює з САПР або програмами обробки зображень і потребує підвищення пропускної спроможності, то Fast Ethernet може виявитися хорошим виходом з положення. Проте якщо проблеми викликані надмірним числом користувачів в мережі, то 100BaseT починає гальмувати обмін інформацією при приблизно 50-процентному завантаженні сеті- іншими словами, на тому ж рівні, що і 10BaseT. Але врешті-решт, адже це не більше ніж розширення 10BaseT.<br /> <br /> <br /> [[category:Комп'ютерні мережі]]</div>

ENergyKos https://wiki.cusu.edu.ua/index.php/Fast_Ethernet 2012-09-17T05:20:01Z

<p>ENergyKos: /* Обмеження мереж Fast Ethernet, побудованих на повторителях */</p> <hr /> <div>Fast Ethernet - специфікація IEЕЕ 802.3 u офіційно прийнята 26 жовтня 1995 року визначає стандарт протоколу канального рівня для мереж працюють при використанні як мідного, так і волоконно-оптичного кабелю зі швидкістю 100Мб / с. Нова специфікація є спадкоємицею стандарту Ethernet IEЕЕ 802.3, використовуючи такий же формат кадру, механізм доступу до середовища CSMA / CD і топологію зірка. Еволюція торкнулася декількох елементів конфігурації засобів фізичного рівня, що дозволило збільшити пропускну спроможність, включаючи типи застосовуваного кабелю, довжину сегментів і кількість концентраторів.<br /> <br /> <br /> == Історія ==<br /> Класичний 10-мегабитный Ethernet влаштовував більшість користувачів на протязі близько 15 років. Проте на початку 90-х років почала відчуватися його недостатня пропускна спроможність. Для комп'ютерів на процесорах Intel 80286 або 80386 з шинами ISA (8 Мбайт/с) або EISA (32 Мбайт/с) пропускна спроможність сегменту Ethernet складала 1/8 або 1/32 каналу «пам'ять-диск», і це добре узгоджувалося із співвідношенням об'ємів даних, що обробляються локально, і даних, передаваних по мережі. Для могутніших клієнтських станцій з шиною PCI (133 Мбайт/с) ця частка впала до 1/133, що було явно недостатньо. Тому багато сегментів 10-мегабитного Ethernet стали переобтяженими, реакція серверів в них значно впала, а частота виникнення колізій істотно зросла, ще більш знижуючи корисну пропускну спроможність.<br /> <br /> Назріла необхідність в розробці «нового» Ethernet, тобто технології, яка була б такою ж ефективною по співвідношенню ціна/якість при продуктивності 100 Мбіт/с. В результаті пошуків і досліджень фахівці розділилися на два табори, що врешті-решт привело до появи двох нових технологій - Fast Ethernet і 100VG-AnyLAN. Вони відрізняються ступенем спадкоємності з класичним Ethernet.<br /> <br /> У 1992 році група виробників мережевого устаткування, включаючи таких лідерів технології Ethernet, як SynOptics, 3Com і ряд інших, утворили некомерційне об'єднання Fast Ethernet Alliance для розробки стандарту нової технології, яка повинна була в максимально можливому ступені зберегти особливості технології Ethernet.<br /> <br /> Другий табір очолили компанії Hewlett-Packard і AT&amp;T, які запропонували скористатися слушною нагодою для усунення деяких відомих недоліків технології Ethernet. Через деякий час до цих компаній приєдналася компанія IBM, яка внесла свій внесок пропозицією забезпечити в новій технології деяку сумісність з мережами Token Ring.<br /> <br /> У комітеті 802 інститути IEEE в цей же час була сформована дослідницька група для вивчення технічного потенціалу нових високошвидкісних технологій. За період з кінця 1992 року і по кінець 1993 року група IEEE вивчила 100-мегабитные рішення, запропоновані різними виробниками. Разом з пропозиціями Fast Ethernet Alliance група розглянула також і високошвидкісну технологію, запропоновану компаніями Hewlett-Packard і AT&amp;T.<br /> <br /> В центрі дискусій була проблема збереження випадкового методу доступу CSMA/CD. Пропозиція Fast Ethernet Alliance зберігала цей метод і тим самим забезпечувала спадкоємність і узгодженість мереж 10 Мбіт/с і 100 Мбіт/с. Коаліція HP і AT&amp;T, яка мала підтримку значно меншого числа виробників в мережевій індустрії, чим Fast Ethernet Alliance, запропонувала абсолютно новий метод доступу, названий Demand Priority - пріоритетний доступ на вимогу. Він істотно міняв картину поведінки вузлів в мережі, тому не зміг вписатися в технологію Ethernet і стандарт 802.3, і для його стандартизації був організований новий комітет IEEE 802.12.<br /> <br /> Осінню 1995 року обидві технології стали стандартами IEEE. Комітет IEEE 802.3 прийняв специфікацію Fast Ethernet як стандарт 802.3и, який не є самостійним стандартом, а є доповненням до існуючого стандарту 802.3 у вигляді розділів з 21 по 30. Комітет 802.12 прийняв технологію 100VG-AnyLAN, яка використовує новий метод доступу Demand Priority і підтримує кадрів двох форматів - Ethernet і Token Ring.<br /> <br /> =='''Загальні вимоги до проектування'''==<br /> <br /> Fast Ethernet є розширенням існуючого стандарту Ethernet. Вона (технологія) працює за допомогою UTP-кабеля для передачі даних або опто-волоконного кабеля і використовує CSMA / CD в топології шини типу &quot;зірка&quot;, схожа на 10BASE-T, де всі кабелі кріпляться до концентратора. І це забезпечує сумісність з існуючими 10BASE-T системами і таким чином дозволяє plug-and-play (&quot;підключити і грати&quot;) оновлення з 10BASE-T. Fast Ethernet іноді називають 100BASE-X, де X є прототипом для FX і TX варіантів.<br /> <br /> &quot;100&quot; в позначенні типу носія відноситься до швидкості передачі 100 Мбіт/сек. &quot;BASE&quot; відноситься до концентратора (смуги) сигналів, що означає, що тільки сигнали Ethernet здійснюється в середовищі. TX, FX і Т4 відносяться до фізичного середовища, яке несе в собі сигнал.<br /> <br /> Швидкий адаптер Ethernet може бути логічно розділений на Media Access Controller (MAC), який займається питаннями більш високого рівня можливостей середовища та інтерфейс фізичного рівня (PHY). MAC може бути пов'язано з PHY за допомогою 4-бітного 25-МГц-го синхронного паралельного інтерфейсу, відомого як Media Independent Interface (MII) або 2бітного 50-МГц зменшеного варіанту Зменшеного Media Independent Interface (RMII). Повторювачі (концентратори) також допустимі і підключаються до декількох PHY для їх різних інтерфейсів.<br /> <br /> MII може (рідко) бути зовнішним зв'язком, але, як правило, є зв'язком між кількома ІС в мережевому адаптері або, навіть, в межах однієї мікросхеми. Специфікації, які написані, базуються на припущенні, що інтерфейс між MAC і PHY буде MII, але вони не вимагають цього.<br /> <br /> MII фіксує теоретичну максимальну швидкість передачі даних для всіх версій швидкого Ethernet до 100 Мбіт/с. Швидкість передачі даних, яка дійсно спостерігається в реальних мережах, менше теоретичного максимуму, у зв'язку з необхідним &quot;заголовком&quot; та &quot;причепом&quot; (біти адресації і виявлення помилок) на кожний кадр, випадковими &quot;втраченими кадрами&quot; у зв'язку з &quot;шумом&quot;, і часом очікування після кожного відправленого кадру для інших пристроїв в мережі, щоб закінчити передачу.<br /> <br /> [[Файл:D:\Students\5_kurs\Net-Card.bmp]]<br /> <br /> =='''Технология''' ==<br /> <br /> В стандарте первых версий (Ethernet v1.0 и Ethernet v2.0) указано, что в качестве передающей среды используется коаксиальный кабель, в дальнейшем появилась возможность использовать витую пару и оптический кабель.<br /> <br /> Причинами перехода на витую пару были:<br /> <br /> возможность работы в дуплексном режиме; <br /> низкая стоимость кабеля «витой пары»; <br /> более высокая надёжность сетей при неисправности в кабеле; <br /> большая помехозащищенность при использовании дифференциального сигнала; <br /> возможность питания по кабелю маломощных узлов, например IP-телефонов (стандарт Power over Ethernet, POE); <br /> отсутствие гальванической связи (прохождения тока) между узлами сети. При использовании коаксиального кабеля в российских условиях, где, как правило, отсутствует заземление компьютеров, применение коаксиального кабеля часто сопровождалось пробоем сетевых карт, и иногда даже полным «выгоранием» системного блока. <br /> Причиной перехода на оптический кабель была необходимость увеличить длину сегмента без повторителей.<br /> <br /> Метод управления доступом (для сети на коаксиальном кабеле) — множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий (CSMA/CD, Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection), скорость передачи данных 10 Мбит/с, размер пакета от 72 до 1526 байт, описаны методы кодирования данных. Режим работы полудуплексный, то есть узел не может одновременно передавать и принимать информацию. Количество узлов в одном разделяемом сегменте сети ограничено предельным значением в 1024 рабочих станции (спецификации физического уровня могут устанавливать более жёсткие ограничения, например, к сегменту тонкого коаксиала может подключаться не более 30 рабочих станций, а к сегменту толстого коаксиала — не более 100). Однако сеть, построенная на одном разделяемом сегменте, становится неэффективной задолго до достижения предельного значения количества узлов, в основном по причине полудуплексного режима работы.<br /> <br /> В 1995 году принят стандарт IEEE 802.3u Fast Ethernet со скоростью 100 Мбит/с и появилась возможность работы в режиме полный дуплекс. В 1997 году был принят стандарт IEEE 802.3z Gigabit Ethernet со скоростью 1000 Мбит/с для передачи по оптоволокну и еще через два года для передачи по витой паре.<br /> <br /> <br /> =='''''Відмінності Fast Ethernet від Ethernet''''' ==<br /> <br /> Всі відмінності технології Fast Ethernet від Ethernet зосереджені на фізичному рівні (мал. 1). Рівні MAC і LLC у Fast Ethernet залишилися абсолютно тими ж, і їх описують колишні глави стандартів 802.3 і 802.2. Тому розглядаючи технологію Fast Ethernet, покажемо тільки кілька варіантів її фізичного рівня.<br /> <br /> [[Файл:11.JPG]]<br /> <br /> =='''''[[Фізичний рівень технології Fast Ethernet]]''''' ==<br /> <br /> Більш складна структура фізичного рівня технології Fast Ethernet викликана тим, що в ній використовуються три варіанти кабельних систем:<br /> <br /> *волоконно-оптичний багатомодовый кабель, використовуються два волокна; <br /> <br /> *кручена пари категорії 5, використовуються дві пари; <br /> <br /> *кручена пари категорії 3, використовуються чотири пари.<br /> <br /> Офіційний стандарт 802.3u встановив три різних специфікації для фізичного рівня Fast Ethernet і дав їм наступні назви : <br /> <br /> Фізичний рівень 100Base-FX - багатомодове оптоволокно, два волокна ;<br /> <br /> Фізичний рівень 100Base-TX - кручена пара UTP Cat 5 чи STP Type 1, дві пари ;<br /> <br /> Фізичний рівень 100Base-T4 - кручена пара UTP Cat 3, чотири пари.<br /> <br /> Для всіх трьох стандартів справедливі наступні твердження і характеристики. Формати кадрів технології Fast Ethernet не відрізняються від форматів кадрів технологій 10-мегабітного Ethernet. Міжкадровий інтервал (IPG) дорівнює 0,96 мкс, а бітовий інтервал дорівнює 10 нс. Усі тимчасові параметри алгоритму доступу (інтервал відстрочки, час передачі кадру мінімальної довжини і т.п.), вимірюються в бітових інтервалах, залишилися старими, тому зміни в розділи стандарту, що стосуються рівня MAC, не вносилися. Ознакою вільного стану середовища є передача по ньому символу Idle відповідного надлишкового коду (а не відсутність сигналів, як у стандартах Ethernet 10 Мбіт/с). <br /> <br /> Хоча Fast Ethernet і є продовженням стандарту Ethernet, перехід від мережі 10BaseT до 100BaseT не можна розглядати як механічну заміну устаткування - для цього можуть бути потрібно зміни в топології мережі.<br /> <br /> == '''ТРИ ВИДИ FAST ETHERNET''' ==<br /> <br /> Офіційний стандарт 802.3u встановив три різних специфікації для фізичного рівня Fast Ethernet і дав їм наступні назви (рис. 2): <br /> <br /> Фізичний рівень [[100Base-FX]] - багатомодове оптоволокно, два волокна<br /> <br /> Фізичний рівень [[100Base-TX]] - кручена пара UTP Cat 5 чи STP Type 1, дві пари<br /> <br /> Фізичний рівень [[100Base-T4]] - кручена пара UTP Cat 3, чотири пари<br /> <br /> [[Файл:Img002.jpg]]<br /> <br /> Рис. 2 - Структура фізичного рівня Fast Ethernet<br /> <br /> Для всіх трьох стандартів справедливі наступні твердження і характеристики.<br /> <br /> - Формати кадрів технології Fast Ethernet не відрізняються від форматів кадрів технологій 10-мегабитного Ethernet.<br /> <br /> - Міжкадровий інтервал (IPG) рівний 0,96 мкс, а бітовий інтервал рівний 10 нс. Всі тимчасові параметри алгоритму доступу (інтервал відстрочення, час передачі кадру мінімальної довжини і т. п.), зміряні в бітових інтервалах, залишилися колишніми, тому зміни в розділи стандарту, що стосуються рівня MAC, не вносилися.<br /> <br /> - Ознакою вільного стану середовища є передача по ній символу Idle відповідної надмірної коди (а не відсутність сигналів, як в стандартах Ethernet 10 Мбіт/с).<br /> <br /> Фізичний рівень включає три елементи:<br /> <br /> - рівень узгодження (reconciliation sublayer);<br /> <br /> - незалежний від середовища інтерфейс (Media Independent Interface, MII);<br /> <br /> - пристрій фізичного рівня (Physical layer device, PHY).<br /> <br /> Рівень узгодження потрібний для того, щоб рівень MAC, розрахований на інтерфейс AUI, зміг працювати з фізичним рівнем через інтерфейс MII.<br /> <br /> Пристрій фізичного рівня (PHY) полягає, у свою чергу, з декількох підрівнів (див. рис. 1):<br /> <br /> - підрівня логічного кодування даних, такого, що перетворює що поступають від рівня MAC байти в символи коди 4В/5В або 8В/6Т (обидві коди використовуються в технології Fast Ethernet);<br /> <br /> - підрівнів фізичного приєднання і підрівня залежності від фізичного середовища (PMD), які забезпечують формування сигналів відповідно до методу фізичного кодування, наприклад NRZI або MLT-3;<br /> <br /> - підрівня автопереговорів, який дозволяє двом взаємодіючим портам автоматично вибрати найбільш ефективний режим роботи, наприклад, напівдуплексний або повнодуплексний (цей підрівень є факультативним).<br /> <br /> Інтерфейс MII підтримує незалежний від фізичного середовища спосіб обміну даними між підрівнем MAC і підрівнем PHY. Цей інтерфейс аналогічний за призначенням інтерфейсу AUI класичного Ethernet за винятком того, що інтерфейс AUI розташовувався між підрівнем фізичного кодування сигналу (для будь-яких варіантів кабелю використовувався однаковий метод фізичного кодування - манчестерський код) і підрівнем фізичного приєднання до середовища, а інтерфейс Мii розташовується між підрівнем MAC і підрівнями кодування сигналу, яких в стандарті Fast Ethernet три, - FX, ТХ і Т4.<br /> <br /> Роз'їм Мii на відміну від роз'єму AUI має 40 контактів, максимальна довжина кабелю Мii складає один метр. Сигнали, передавані по інтерфейсу Мii, мають амплітуду 5 Ст.<br /> <br /> =='''''Фізичний рівень 100Base-FX - багатомодове оптоволокно, два волокна'''''==<br /> <br /> Ця специфікація визначає роботу протоколу Fast Ethernet по багатомодовому оптоволокну в напівдуплексному і повнодуплексному режимах. Як і в стандарті FDDI, кожен вузол з'єднується з мережею двома оптичними волокнами, що йдуть від приймача (Rx) і від передавача (Тх).<br /> <br /> Між специфікаціями 100Base-FX і 100Base-TX є багато загального, тому загальні для двох специфікацій властивості даватимуться під узагальненою назвою 100Base-FX/TX.<br /> <br /> Тоді як Ethernet із швидкістю передачі 10 Мбіт/с використовує манчестерське кодування для представлення даних при передачі по кабелю, в стандарті Fast Ethernet визначений інший метод кодування - 4В/5В. При цьому методі кожні 4 бита даних підрівня MAC (званих символами) представляються 5 бітами. Надмірний біт дозволяє застосувати потенційні коди при уявленні кожного з п'яти битий у вигляді електричних або оптичних імпульсів. Існування заборонених комбінацій символів дозволяє отбраковывать помилкові символи, що підвищує стійкість роботи мереж з 100Base-FX/TX.<br /> [[Файл:Img003.jpg]]<br /> <br /> Рис. 3 - Структура кадру Fast Ethernet<br /> <br /> Для відділення кадру Ethernet від символів Idle використовується комбінація символів Start Delimiter (пара символів J (11000) і До (10001) коди 4В/5В, а після завершення кадру перед першим символом Idle вставляється символ Т (рис. 3).<br /> <br /> Після перетворення 4-бітових порцій код MAC в 5-бітові порції фізичного рівня їх необхідно представити у вигляді оптичних або електричних сигналів в кабелі, що сполучає вузли мережі. Специфікації 100Base-FX і 100Base-TX використовують для цього різні методи фізичного кодування - NRZI і MLT-3 відповідно (як і в технології FDDI при роботі через оптоволокно і виту пару).<br /> <br /> <br /> =='''''Фізичний рівень 100Base-TX - вита пара UTP Cat 5 або STP Type 1, дві пари'''''==<br /> <br /> Як середовище передачі даних специфікація 100Base-TX використовує кабель UTP категорії 5 або кабель STP Type 1. Максимальна довжина кабелю в обох випадках -100 м.<br /> <br /> Основні відмінності від специфікації 100Base-FX - використання методу MLT-3 для передачі сигналів 5-бітових порцій коди 4В/5В по витій парі, а також наявність функції автопереговорів (Auto-negotiation) для вибору режиму роботи порту. Схема автопереговорів дозволяє двом сполученим фізично пристроям, які підтримують декілька стандартів фізичного рівня, що відрізняються бітовою швидкістю і кількістю витих пар, вибрати найбільш вигідний режим роботи. Зазвичай процедура автопереговорів відбувається при під'єднуванні мережевого адаптера, який може працювати на швидкостях 10 і 100 Мбіт/с, до концентратора або комутатора.<br /> <br /> Описана нижче схема Auto-negotiation сьогодні є стандартом технології 100Base-T. До цього виробники застосовували різні власні схеми автоматичного визначення швидкості роботи взаємодіючих портів, які не були сумісні. Прийняту як стандарт схему Auto-negotiation запропонувала спочатку компанія National Semiconductor під назвою NWay.<br /> <br /> Всього в даний час визначено 5 різних режимів роботи, які можуть підтримувати пристрої 100Base-TX або 100Base-T4 на витих парах:<br /> <br /> - 10Base-T - 2 пари категорії 3;<br /> <br /> - 10Base-T full-duplex - 2 пари категорії 3;<br /> <br /> - 100Base-TX - 2 пари категорії 5 (або Type 1A STP);<br /> <br /> - 100Base-T4 - 4 пари категорії 3;<br /> <br /> - 100Base-TX full-duplex - 2 пари категорії 5 (або Type 1A STP).<br /> <br /> Режим 10Base-T має найнижчий пріоритет при переговорному процесі, а повнодуплексний режим 100Base-TX - найвищий. Переговорний процес відбувається при включенні живлення пристрою, а також може бути ініційований у будь-який момент модулем управління пристрою<br /> <br /> Пристрій, що почав процес auto-negotiation, посилає своєму партнерові пачку спеціальних імпульсів Fast Link Pulse burst (FLP), в якому міститься 8-бітове слово, що кодує пропонований режим взаємодії, починаючи з найпріоритетнішого, підтримуваного даним вузлом.<br /> <br /> Якщо вузол-партнер підтримує функцію auto-negotuiation і також може підтримувати запропонований режим, він відповідає пачкою імпульсів FLP, в якій підтверджує даний режим, і на цьому переговори закінчуються. Якщо ж вузол-партнер може підтримувати менш пріоритетний режим, то він указує його відповідає, і цей режим вибирається як робочого. Таким чином, завжди вибирається найбільш пріоритетний загальний режим вузлів.<br /> <br /> Вузол, який підтримує тільки технологію 10Base-T, кожні 16 мс посилає манчестерські імпульси для перевірки цілісності лінії, що пов'язує його з сусіднім вузлом. Такий вузол не розуміє запит FLP, який робить йому вузол з функцією Auto-negotiation, і продовжує посилати свої імпульси. Вузол, що отримав у відповідь на запит FLP тільки імпульси перевірки цілісності лінії, розуміє, що його партнер може працювати тільки за стандартом 10Base-T, і встановлює цей режим роботи і для себе.<br /> <br /> =='''''Фізичний рівень 100Base-T4 - вита пара UTP Cat 3, чотири пари'''''==<br /> <br /> Специфікація 100Base-T4 була розроблена для того, щоб можна було використовувати для високошвидкісного Ethernet наявну проводку на витій парі категорії 3. Ця специфікація дозволяє підвищити загальну пропускну спроможність за рахунок одночасної передачі потоків битий по всіх 4 парам кабелю.<br /> <br /> Специфікація 100Base-T4 з'явилася пізніше за інші специфікації фізичного рівня Fast Ethernet. Розробники цієї технології в першу чергу хотіли створити фізичні специфікації, найбільш близькі до специфікацій 10Base-T і 10Base-F, які працювали на двох лініях передачі даних: двох парах або двох волокнах. Для реалізації роботи по двох витих парах довелося перейти на якісніший кабель категорії 5.<br /> <br /> В той же час розробники конкуруючої технології 100VG-AnyLAN спочатку зробили ставку на роботу по витій парі категорії 3; найголовніша перевага полягала не стільки у вартості, а в тому, що вона була вже прокладена в переважному числі будівель. Тому після випуску специфікацій 100Base-TX і 100Base-FX розробники технології Fast Ethernet реалізували свій варіант фізичного рівня для витої пари категорії 3.<br /> <br /> Замість кодування 4В/5В в цьому методі використовується кодування 8В/6Т, яке володіє вужчим спектром сигналу і при швидкості 33 Мбіт/с укладається в смугу 16 Мгц витої пари категорії 3 (при кодуванні 4В/5В спектр сигналу в цю смугу не укладається). Кожні 8 біт інформації рівня MAC кодуються 6-у трійковими цифрами (ternary symbols), тобто цифрами, що мають три стани. Кожна трійкова цифра має тривалість 40 нс. Група з 6-ти трійкових цифр потім передається на одну з трьох передавальних витих пар, незалежно і послідовно.<br /> <br /> Четверта пара завжди використовується для прослуховування частоти, що несе, в цілях виявлення колізії. Швидкість передачі даних по кожній з трьох передаю щих пару рівна 33,3 Мбіт/с, тому загальна швидкість протоколу 100Base-T4 складає 100 Мбіт/с. В той же час із-за прийнятого способу кодування швидкість зміни сигналу на кожній парі рівна всього 25 Мбод, що і дозволяє використовувати виту пару категорії 3.<br /> <br /> На рис. 4 показано з'єднання порту MDI мережевого адаптера 100Base-T4 з портом MDI-X концентратора (приставка Х говорить про те, що у цього роз'єму приєднання приймача і передавача міняються парами кабелю в порівнянні з роз'ємом мережевого адаптера, що дозволяє простіше сполучати пари проводів в кабелі - без перехрещення). Пара 1-2 завжди потрібний для передачі даних від порту MDI до порту MDI-X, пара 3-6 -для прийому даних портом MDI від порту MDI-X, а пари 4-5 і 7-8 є двонаправленими і використовуються як для прийому, так і для передачі, залежно від потреби.<br /> [[Файл:Img004.jpg]]<br /> <br /> Рис. 4 - З'єднання вузлів по специфікації 100Base-T4<br /> <br /> <br /> =='''''Правила побудови сегментів Fast Ethernet при використанні повторювачей класу I і класу II'''''==<br /> <br /> Технологія Fast Ethernet, як і всі некоаксіальні варіанти Ethernet розрахована на підключення кінцевих вузлів - комп'ютерів з відповідними мережевими адаптерами - до багатопортових концентраторів-повторителям або комутаторів.<br /> <br /> Правила коректної побудови сегментів мереж Fast Ethernet включають:<br /> <br /> - обмеження на максимальні довжини сегментів, сполучаючих DTE з DTE;<br /> <br /> - обмеження на максимальні довжини сегментів, сполучаючих DTE з портом повторителя;<br /> <br /> - обмеження на максимальний діаметр мережі;<br /> <br /> - обмеження на максимальне число повторителей і максимальну довжину сегменту, що сполучає повторители.<br /> <br /> =='''''Обмеження довжин сегментів DTE-DTE'''''==<br /> <br /> Як DTE (Data Terminal Equipment) може виступати будь-яке джерело кадрів даних для мережі: мережевий адаптер, порт моста, порт маршрутизатора, модуль управління мережею і інші подібні пристрої. Порт повторителя немає DTE, оскільки він побитно повторює кадр, що вже з'явився в сегменті. У типовій конфігурації мережі Fast Ethernet декілька DTE підключається до портів повторителя, утворюючи мережу зіркоподібної топології.<br /> <br /> <br /> <br /> Специфікація IEEE 802.3u визначає наступні максимальні значення сегментів DTE-DTE: <br /> [[Файл:Img005.jpg]]<br /> <br /> ==Метод кодування NRZI==<br /> <br /> NRZI - Non Return to Zero Invertive (інверсне кодування без повернення до нуля) Цей метод є модифікованим методом Non Return to Zero (NRZ), де для представлення 1 і 0 використовуються потенціали двох рівнів. У коді NRZ I також використовується 2 потенціалу, але його поточне значення залежить від попереднього. Якщо поточне значення біта &quot;1&quot;, то отриманий потенціал повинен бути інверсією від попереднього, якщо значення біта &quot;0&quot; - такий же.<br /> Оскільки код незахищений від довгих послідовностей &quot;нулів&quot; або &quot;одиниць&quot;, то це може призвести до проблем синхронізації. Тому перед передачею, задану послідовність бітів рекомендується попередньо закодувати кодом передбачають скремблирование (скремблер призначений для додання властивостей випадковості переданої послідовності даних з метою полегшення виділення тактової частоти приймачем).<br /> <br /> =='''''Обмеження мереж Fast Ethernet, побудованих на повторителях'''''==<br /> <br /> Повторітелі Fast Ethernet діляться на два класи.<br /> <br /> Повторітелі класу I підтримують всі типи систем кодування фізичного рівня: 100Base-TX/FX (4B/5B) і 100Base-T4 (8B/6T). Повторітелі класу II підтримують тільки один тип системи кодування фізичного рівня - 100Base-TX/FX або 100Base-T4. Тобто повторители класу I дозволяють виконувати трансляцію логічних код з бітовою швидкістю 100 Мбіт/с, а повторителям класу II ця операція недоступна.<br /> <br /> У одному домені колізій допускається наявність тільки одного повторителя класу I. Це пов'язано з тим, що такий повторитель вносить велику затримку при розповсюдженні сигналів із-за необхідності трансляції різних систем сигналізації – 70bt.<br /> <br /> Максимальне число повторителей класу II в домені колізій - 2, причому вони повинні бути сполучені між собою кабелем не довше 5 метрів.<br /> <br /> Невелика кількість повторителей Fast Ethernet не є серйозною перешкодою при побудові мереж. По-перше, наявність стекових повторителей знімає проблеми обмеженого числа портів - всі повторители, що каскадують, є одним повторитель з достатнім числом портів - до декількох сотень. По-друге, застосування комутаторів і маршрутизаторів ділить мережа на декілька доменів колізій, в кожному з яких зазвичай є не дуже велике число станцій.<br /> <br /> У наступній таблиці зведені правила побудови мережі на основі повторителе класу I.<br /> [[Файл:img006.jpg]]<br /> <br /> Ці обмеження проілюстровані типовими конфігураціями мереж, показаними на рис. 5.<br /> <br /> =='''''БІГУН НА КОРОТКІ ДИСТАНЦІЇ'''''==<br /> <br /> Хоча Fast Ethernet і є продовженням стандарту Ethernet, перехід від мережі 10BaseT до 100BaseT не можна розглядати як механічну заміну устаткування - для цього можуть потрібно зміни в топології мережі. <br /> <br /> Теоретична межа діаметру сегменту мережі Fast Ethernet складає 250 метрів; це всього лише 10 відсотків теоретичної межі розміру мережі Ethernet (2500 метрів). Дане обмеження виникає з характеру протоколу CSMA/CD і швидкості передачі 100Мбит/с. <br /> Як вже наголошувалося раніше, передавальна дані робоча станція повинна прослуховувати мережу протягом часу, що дозволяє переконатися в тому, що дані досягли станції призначення. У мережі Ethernet з пропускною спроможністю 10 Мбіт/с (наприклад 10Base5) проміжок часу, необхідний робочій станції для прослуховування мережі на предмет конфлікту, визначається відстанню, яка 512-бітовий кадр (розмір кадру заданий в стандарті Ethernet) пройде за час обробки цього кадру на робочій станції. Для мережі Ethernet з пропускною спроможністю 10 Мбіт/с ця відстань рівно 2500 метрів (див. Мал. 1). <br /> <br /> З іншого боку, той же самий 512-бітовий кадр (стандарт 802.3u задає кадр того ж розміру, що і 802.3, тобто в 512 біт), передаваний робочою станцією в мережі Fast Ethernet, пройде всього 250 м, перш ніж робоча станція завершить його обробку (див. Мал. 2). Якби приймаюча станція була віддалена від передавальної станції на відстань понад 250 м, то кадр міг би вступити в конфлікт з іншим кадром на лінії де-небудь далі, а передавальна станція, завершивши передачу, вже не сприйняла б цей конфлікт. Тому максимальний діаметр мережі 100BaseT складає 250 метрів (див. Рис.3). <br /> <br /> Щоб використовувати допустиму дистанцію, буде потрібно два повторітеля для з'єднання всіх вузлів. Згідно стандарту, максимальна відстань між вузлом і повторітелем складає 100 метрів; у Fast Ethernet, як і в 10BaseT, відстань між концентратором і робочою станцією не повинна перевищувати 100метров. Оскільки сполучні пристрої (повторітелі) вносять додаткові затримки, реальна робоча відстань між вузлами може опинитися ще менше. Тому представляється розумним брати всі відстані з деяким запасом. <br /> Для роботи на великих відстанях доведеться придбати оптичний кабель. Наприклад, устаткування 100BaseFX в напівдуплексному режимі дозволяє з'єднати комутатор з іншим комутатором або кінцевою станцією, що знаходиться на відстані до 450 метрів один від одного. Встановивши повнодуплексний 100BaseFX, можна з'єднати два мережеві пристрої на відстані до двох кілометрів. <br /> <br /> =='''''ВИСНОВКИ'''''==<br /> <br /> Підсумовуючи все вищесказане, відмітимо, що, як нам здається, Fast Ethernet найбільш хороший для вирішення проблем високих пікових навантажень. Наприклад, якщо хтось з користувачів працює з САПР або програмами обробки зображень і потребує підвищення пропускної спроможності, то Fast Ethernet може виявитися хорошим виходом з положення. Проте якщо проблеми викликані надмірним числом користувачів в мережі, то 100BaseT починає гальмувати обмін інформацією при приблизно 50-процентному завантаженні сеті- іншими словами, на тому ж рівні, що і 10BaseT. Але врешті-решт, адже це не більше ніж розширення 10BaseT.<br /> <br /> <br /> [[category:Комп'ютерні мережі]]</div>

ENergyKos https://wiki.cusu.edu.ua/index.php/Fast_Ethernet 2012-09-17T05:19:16Z

<p>ENergyKos: </p> <hr /> <div>Fast Ethernet - специфікація IEЕЕ 802.3 u офіційно прийнята 26 жовтня 1995 року визначає стандарт протоколу канального рівня для мереж працюють при використанні як мідного, так і волоконно-оптичного кабелю зі швидкістю 100Мб / с. Нова специфікація є спадкоємицею стандарту Ethernet IEЕЕ 802.3, використовуючи такий же формат кадру, механізм доступу до середовища CSMA / CD і топологію зірка. Еволюція торкнулася декількох елементів конфігурації засобів фізичного рівня, що дозволило збільшити пропускну спроможність, включаючи типи застосовуваного кабелю, довжину сегментів і кількість концентраторів.<br /> <br /> <br /> == Історія ==<br /> Класичний 10-мегабитный Ethernet влаштовував більшість користувачів на протязі близько 15 років. Проте на початку 90-х років почала відчуватися його недостатня пропускна спроможність. Для комп'ютерів на процесорах Intel 80286 або 80386 з шинами ISA (8 Мбайт/с) або EISA (32 Мбайт/с) пропускна спроможність сегменту Ethernet складала 1/8 або 1/32 каналу «пам'ять-диск», і це добре узгоджувалося із співвідношенням об'ємів даних, що обробляються локально, і даних, передаваних по мережі. Для могутніших клієнтських станцій з шиною PCI (133 Мбайт/с) ця частка впала до 1/133, що було явно недостатньо. Тому багато сегментів 10-мегабитного Ethernet стали переобтяженими, реакція серверів в них значно впала, а частота виникнення колізій істотно зросла, ще більш знижуючи корисну пропускну спроможність.<br /> <br /> Назріла необхідність в розробці «нового» Ethernet, тобто технології, яка була б такою ж ефективною по співвідношенню ціна/якість при продуктивності 100 Мбіт/с. В результаті пошуків і досліджень фахівці розділилися на два табори, що врешті-решт привело до появи двох нових технологій - Fast Ethernet і 100VG-AnyLAN. Вони відрізняються ступенем спадкоємності з класичним Ethernet.<br /> <br /> У 1992 році група виробників мережевого устаткування, включаючи таких лідерів технології Ethernet, як SynOptics, 3Com і ряд інших, утворили некомерційне об'єднання Fast Ethernet Alliance для розробки стандарту нової технології, яка повинна була в максимально можливому ступені зберегти особливості технології Ethernet.<br /> <br /> Другий табір очолили компанії Hewlett-Packard і AT&amp;T, які запропонували скористатися слушною нагодою для усунення деяких відомих недоліків технології Ethernet. Через деякий час до цих компаній приєдналася компанія IBM, яка внесла свій внесок пропозицією забезпечити в новій технології деяку сумісність з мережами Token Ring.<br /> <br /> У комітеті 802 інститути IEEE в цей же час була сформована дослідницька група для вивчення технічного потенціалу нових високошвидкісних технологій. За період з кінця 1992 року і по кінець 1993 року група IEEE вивчила 100-мегабитные рішення, запропоновані різними виробниками. Разом з пропозиціями Fast Ethernet Alliance група розглянула також і високошвидкісну технологію, запропоновану компаніями Hewlett-Packard і AT&amp;T.<br /> <br /> В центрі дискусій була проблема збереження випадкового методу доступу CSMA/CD. Пропозиція Fast Ethernet Alliance зберігала цей метод і тим самим забезпечувала спадкоємність і узгодженість мереж 10 Мбіт/с і 100 Мбіт/с. Коаліція HP і AT&amp;T, яка мала підтримку значно меншого числа виробників в мережевій індустрії, чим Fast Ethernet Alliance, запропонувала абсолютно новий метод доступу, названий Demand Priority - пріоритетний доступ на вимогу. Він істотно міняв картину поведінки вузлів в мережі, тому не зміг вписатися в технологію Ethernet і стандарт 802.3, і для його стандартизації був організований новий комітет IEEE 802.12.<br /> <br /> Осінню 1995 року обидві технології стали стандартами IEEE. Комітет IEEE 802.3 прийняв специфікацію Fast Ethernet як стандарт 802.3и, який не є самостійним стандартом, а є доповненням до існуючого стандарту 802.3 у вигляді розділів з 21 по 30. Комітет 802.12 прийняв технологію 100VG-AnyLAN, яка використовує новий метод доступу Demand Priority і підтримує кадрів двох форматів - Ethernet і Token Ring.<br /> <br /> =='''Загальні вимоги до проектування'''==<br /> <br /> Fast Ethernet є розширенням існуючого стандарту Ethernet. Вона (технологія) працює за допомогою UTP-кабеля для передачі даних або опто-волоконного кабеля і використовує CSMA / CD в топології шини типу &quot;зірка&quot;, схожа на 10BASE-T, де всі кабелі кріпляться до концентратора. І це забезпечує сумісність з існуючими 10BASE-T системами і таким чином дозволяє plug-and-play (&quot;підключити і грати&quot;) оновлення з 10BASE-T. Fast Ethernet іноді називають 100BASE-X, де X є прототипом для FX і TX варіантів.<br /> <br /> &quot;100&quot; в позначенні типу носія відноситься до швидкості передачі 100 Мбіт/сек. &quot;BASE&quot; відноситься до концентратора (смуги) сигналів, що означає, що тільки сигнали Ethernet здійснюється в середовищі. TX, FX і Т4 відносяться до фізичного середовища, яке несе в собі сигнал.<br /> <br /> Швидкий адаптер Ethernet може бути логічно розділений на Media Access Controller (MAC), який займається питаннями більш високого рівня можливостей середовища та інтерфейс фізичного рівня (PHY). MAC може бути пов'язано з PHY за допомогою 4-бітного 25-МГц-го синхронного паралельного інтерфейсу, відомого як Media Independent Interface (MII) або 2бітного 50-МГц зменшеного варіанту Зменшеного Media Independent Interface (RMII). Повторювачі (концентратори) також допустимі і підключаються до декількох PHY для їх різних інтерфейсів.<br /> <br /> MII може (рідко) бути зовнішним зв'язком, але, як правило, є зв'язком між кількома ІС в мережевому адаптері або, навіть, в межах однієї мікросхеми. Специфікації, які написані, базуються на припущенні, що інтерфейс між MAC і PHY буде MII, але вони не вимагають цього.<br /> <br /> MII фіксує теоретичну максимальну швидкість передачі даних для всіх версій швидкого Ethernet до 100 Мбіт/с. Швидкість передачі даних, яка дійсно спостерігається в реальних мережах, менше теоретичного максимуму, у зв'язку з необхідним &quot;заголовком&quot; та &quot;причепом&quot; (біти адресації і виявлення помилок) на кожний кадр, випадковими &quot;втраченими кадрами&quot; у зв'язку з &quot;шумом&quot;, і часом очікування після кожного відправленого кадру для інших пристроїв в мережі, щоб закінчити передачу.<br /> <br /> [[Файл:D:\Students\5_kurs\Net-Card.bmp]]<br /> <br /> =='''Технология''' ==<br /> <br /> В стандарте первых версий (Ethernet v1.0 и Ethernet v2.0) указано, что в качестве передающей среды используется коаксиальный кабель, в дальнейшем появилась возможность использовать витую пару и оптический кабель.<br /> <br /> Причинами перехода на витую пару были:<br /> <br /> возможность работы в дуплексном режиме; <br /> низкая стоимость кабеля «витой пары»; <br /> более высокая надёжность сетей при неисправности в кабеле; <br /> большая помехозащищенность при использовании дифференциального сигнала; <br /> возможность питания по кабелю маломощных узлов, например IP-телефонов (стандарт Power over Ethernet, POE); <br /> отсутствие гальванической связи (прохождения тока) между узлами сети. При использовании коаксиального кабеля в российских условиях, где, как правило, отсутствует заземление компьютеров, применение коаксиального кабеля часто сопровождалось пробоем сетевых карт, и иногда даже полным «выгоранием» системного блока. <br /> Причиной перехода на оптический кабель была необходимость увеличить длину сегмента без повторителей.<br /> <br /> Метод управления доступом (для сети на коаксиальном кабеле) — множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий (CSMA/CD, Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection), скорость передачи данных 10 Мбит/с, размер пакета от 72 до 1526 байт, описаны методы кодирования данных. Режим работы полудуплексный, то есть узел не может одновременно передавать и принимать информацию. Количество узлов в одном разделяемом сегменте сети ограничено предельным значением в 1024 рабочих станции (спецификации физического уровня могут устанавливать более жёсткие ограничения, например, к сегменту тонкого коаксиала может подключаться не более 30 рабочих станций, а к сегменту толстого коаксиала — не более 100). Однако сеть, построенная на одном разделяемом сегменте, становится неэффективной задолго до достижения предельного значения количества узлов, в основном по причине полудуплексного режима работы.<br /> <br /> В 1995 году принят стандарт IEEE 802.3u Fast Ethernet со скоростью 100 Мбит/с и появилась возможность работы в режиме полный дуплекс. В 1997 году был принят стандарт IEEE 802.3z Gigabit Ethernet со скоростью 1000 Мбит/с для передачи по оптоволокну и еще через два года для передачи по витой паре.<br /> <br /> <br /> =='''''Відмінності Fast Ethernet від Ethernet''''' ==<br /> <br /> Всі відмінності технології Fast Ethernet від Ethernet зосереджені на фізичному рівні (мал. 1). Рівні MAC і LLC у Fast Ethernet залишилися абсолютно тими ж, і їх описують колишні глави стандартів 802.3 і 802.2. Тому розглядаючи технологію Fast Ethernet, покажемо тільки кілька варіантів її фізичного рівня.<br /> <br /> [[Файл:11.JPG]]<br /> <br /> =='''''[[Фізичний рівень технології Fast Ethernet]]''''' ==<br /> <br /> Більш складна структура фізичного рівня технології Fast Ethernet викликана тим, що в ній використовуються три варіанти кабельних систем:<br /> <br /> *волоконно-оптичний багатомодовый кабель, використовуються два волокна; <br /> <br /> *кручена пари категорії 5, використовуються дві пари; <br /> <br /> *кручена пари категорії 3, використовуються чотири пари.<br /> <br /> Офіційний стандарт 802.3u встановив три різних специфікації для фізичного рівня Fast Ethernet і дав їм наступні назви : <br /> <br /> Фізичний рівень 100Base-FX - багатомодове оптоволокно, два волокна ;<br /> <br /> Фізичний рівень 100Base-TX - кручена пара UTP Cat 5 чи STP Type 1, дві пари ;<br /> <br /> Фізичний рівень 100Base-T4 - кручена пара UTP Cat 3, чотири пари.<br /> <br /> Для всіх трьох стандартів справедливі наступні твердження і характеристики. Формати кадрів технології Fast Ethernet не відрізняються від форматів кадрів технологій 10-мегабітного Ethernet. Міжкадровий інтервал (IPG) дорівнює 0,96 мкс, а бітовий інтервал дорівнює 10 нс. Усі тимчасові параметри алгоритму доступу (інтервал відстрочки, час передачі кадру мінімальної довжини і т.п.), вимірюються в бітових інтервалах, залишилися старими, тому зміни в розділи стандарту, що стосуються рівня MAC, не вносилися. Ознакою вільного стану середовища є передача по ньому символу Idle відповідного надлишкового коду (а не відсутність сигналів, як у стандартах Ethernet 10 Мбіт/с). <br /> <br /> Хоча Fast Ethernet і є продовженням стандарту Ethernet, перехід від мережі 10BaseT до 100BaseT не можна розглядати як механічну заміну устаткування - для цього можуть бути потрібно зміни в топології мережі.<br /> <br /> == '''ТРИ ВИДИ FAST ETHERNET''' ==<br /> <br /> Офіційний стандарт 802.3u встановив три різних специфікації для фізичного рівня Fast Ethernet і дав їм наступні назви (рис. 2): <br /> <br /> Фізичний рівень [[100Base-FX]] - багатомодове оптоволокно, два волокна<br /> <br /> Фізичний рівень [[100Base-TX]] - кручена пара UTP Cat 5 чи STP Type 1, дві пари<br /> <br /> Фізичний рівень [[100Base-T4]] - кручена пара UTP Cat 3, чотири пари<br /> <br /> [[Файл:Img002.jpg]]<br /> <br /> Рис. 2 - Структура фізичного рівня Fast Ethernet<br /> <br /> Для всіх трьох стандартів справедливі наступні твердження і характеристики.<br /> <br /> - Формати кадрів технології Fast Ethernet не відрізняються від форматів кадрів технологій 10-мегабитного Ethernet.<br /> <br /> - Міжкадровий інтервал (IPG) рівний 0,96 мкс, а бітовий інтервал рівний 10 нс. Всі тимчасові параметри алгоритму доступу (інтервал відстрочення, час передачі кадру мінімальної довжини і т. п.), зміряні в бітових інтервалах, залишилися колишніми, тому зміни в розділи стандарту, що стосуються рівня MAC, не вносилися.<br /> <br /> - Ознакою вільного стану середовища є передача по ній символу Idle відповідної надмірної коди (а не відсутність сигналів, як в стандартах Ethernet 10 Мбіт/с).<br /> <br /> Фізичний рівень включає три елементи:<br /> <br /> - рівень узгодження (reconciliation sublayer);<br /> <br /> - незалежний від середовища інтерфейс (Media Independent Interface, MII);<br /> <br /> - пристрій фізичного рівня (Physical layer device, PHY).<br /> <br /> Рівень узгодження потрібний для того, щоб рівень MAC, розрахований на інтерфейс AUI, зміг працювати з фізичним рівнем через інтерфейс MII.<br /> <br /> Пристрій фізичного рівня (PHY) полягає, у свою чергу, з декількох підрівнів (див. рис. 1):<br /> <br /> - підрівня логічного кодування даних, такого, що перетворює що поступають від рівня MAC байти в символи коди 4В/5В або 8В/6Т (обидві коди використовуються в технології Fast Ethernet);<br /> <br /> - підрівнів фізичного приєднання і підрівня залежності від фізичного середовища (PMD), які забезпечують формування сигналів відповідно до методу фізичного кодування, наприклад NRZI або MLT-3;<br /> <br /> - підрівня автопереговорів, який дозволяє двом взаємодіючим портам автоматично вибрати найбільш ефективний режим роботи, наприклад, напівдуплексний або повнодуплексний (цей підрівень є факультативним).<br /> <br /> Інтерфейс MII підтримує незалежний від фізичного середовища спосіб обміну даними між підрівнем MAC і підрівнем PHY. Цей інтерфейс аналогічний за призначенням інтерфейсу AUI класичного Ethernet за винятком того, що інтерфейс AUI розташовувався між підрівнем фізичного кодування сигналу (для будь-яких варіантів кабелю використовувався однаковий метод фізичного кодування - манчестерський код) і підрівнем фізичного приєднання до середовища, а інтерфейс Мii розташовується між підрівнем MAC і підрівнями кодування сигналу, яких в стандарті Fast Ethernet три, - FX, ТХ і Т4.<br /> <br /> Роз'їм Мii на відміну від роз'єму AUI має 40 контактів, максимальна довжина кабелю Мii складає один метр. Сигнали, передавані по інтерфейсу Мii, мають амплітуду 5 Ст.<br /> <br /> =='''''Фізичний рівень 100Base-FX - багатомодове оптоволокно, два волокна'''''==<br /> <br /> Ця специфікація визначає роботу протоколу Fast Ethernet по багатомодовому оптоволокну в напівдуплексному і повнодуплексному режимах. Як і в стандарті FDDI, кожен вузол з'єднується з мережею двома оптичними волокнами, що йдуть від приймача (Rx) і від передавача (Тх).<br /> <br /> Між специфікаціями 100Base-FX і 100Base-TX є багато загального, тому загальні для двох специфікацій властивості даватимуться під узагальненою назвою 100Base-FX/TX.<br /> <br /> Тоді як Ethernet із швидкістю передачі 10 Мбіт/с використовує манчестерське кодування для представлення даних при передачі по кабелю, в стандарті Fast Ethernet визначений інший метод кодування - 4В/5В. При цьому методі кожні 4 бита даних підрівня MAC (званих символами) представляються 5 бітами. Надмірний біт дозволяє застосувати потенційні коди при уявленні кожного з п'яти битий у вигляді електричних або оптичних імпульсів. Існування заборонених комбінацій символів дозволяє отбраковывать помилкові символи, що підвищує стійкість роботи мереж з 100Base-FX/TX.<br /> [[Файл:Img003.jpg]]<br /> <br /> Рис. 3 - Структура кадру Fast Ethernet<br /> <br /> Для відділення кадру Ethernet від символів Idle використовується комбінація символів Start Delimiter (пара символів J (11000) і До (10001) коди 4В/5В, а після завершення кадру перед першим символом Idle вставляється символ Т (рис. 3).<br /> <br /> Після перетворення 4-бітових порцій код MAC в 5-бітові порції фізичного рівня їх необхідно представити у вигляді оптичних або електричних сигналів в кабелі, що сполучає вузли мережі. Специфікації 100Base-FX і 100Base-TX використовують для цього різні методи фізичного кодування - NRZI і MLT-3 відповідно (як і в технології FDDI при роботі через оптоволокно і виту пару).<br /> <br /> <br /> =='''''Фізичний рівень 100Base-TX - вита пара UTP Cat 5 або STP Type 1, дві пари'''''==<br /> <br /> Як середовище передачі даних специфікація 100Base-TX використовує кабель UTP категорії 5 або кабель STP Type 1. Максимальна довжина кабелю в обох випадках -100 м.<br /> <br /> Основні відмінності від специфікації 100Base-FX - використання методу MLT-3 для передачі сигналів 5-бітових порцій коди 4В/5В по витій парі, а також наявність функції автопереговорів (Auto-negotiation) для вибору режиму роботи порту. Схема автопереговорів дозволяє двом сполученим фізично пристроям, які підтримують декілька стандартів фізичного рівня, що відрізняються бітовою швидкістю і кількістю витих пар, вибрати найбільш вигідний режим роботи. Зазвичай процедура автопереговорів відбувається при під'єднуванні мережевого адаптера, який може працювати на швидкостях 10 і 100 Мбіт/с, до концентратора або комутатора.<br /> <br /> Описана нижче схема Auto-negotiation сьогодні є стандартом технології 100Base-T. До цього виробники застосовували різні власні схеми автоматичного визначення швидкості роботи взаємодіючих портів, які не були сумісні. Прийняту як стандарт схему Auto-negotiation запропонувала спочатку компанія National Semiconductor під назвою NWay.<br /> <br /> Всього в даний час визначено 5 різних режимів роботи, які можуть підтримувати пристрої 100Base-TX або 100Base-T4 на витих парах:<br /> <br /> - 10Base-T - 2 пари категорії 3;<br /> <br /> - 10Base-T full-duplex - 2 пари категорії 3;<br /> <br /> - 100Base-TX - 2 пари категорії 5 (або Type 1A STP);<br /> <br /> - 100Base-T4 - 4 пари категорії 3;<br /> <br /> - 100Base-TX full-duplex - 2 пари категорії 5 (або Type 1A STP).<br /> <br /> Режим 10Base-T має найнижчий пріоритет при переговорному процесі, а повнодуплексний режим 100Base-TX - найвищий. Переговорний процес відбувається при включенні живлення пристрою, а також може бути ініційований у будь-який момент модулем управління пристрою<br /> <br /> Пристрій, що почав процес auto-negotiation, посилає своєму партнерові пачку спеціальних імпульсів Fast Link Pulse burst (FLP), в якому міститься 8-бітове слово, що кодує пропонований режим взаємодії, починаючи з найпріоритетнішого, підтримуваного даним вузлом.<br /> <br /> Якщо вузол-партнер підтримує функцію auto-negotuiation і також може підтримувати запропонований режим, він відповідає пачкою імпульсів FLP, в якій підтверджує даний режим, і на цьому переговори закінчуються. Якщо ж вузол-партнер може підтримувати менш пріоритетний режим, то він указує його відповідає, і цей режим вибирається як робочого. Таким чином, завжди вибирається найбільш пріоритетний загальний режим вузлів.<br /> <br /> Вузол, який підтримує тільки технологію 10Base-T, кожні 16 мс посилає манчестерські імпульси для перевірки цілісності лінії, що пов'язує його з сусіднім вузлом. Такий вузол не розуміє запит FLP, який робить йому вузол з функцією Auto-negotiation, і продовжує посилати свої імпульси. Вузол, що отримав у відповідь на запит FLP тільки імпульси перевірки цілісності лінії, розуміє, що його партнер може працювати тільки за стандартом 10Base-T, і встановлює цей режим роботи і для себе.<br /> <br /> =='''''Фізичний рівень 100Base-T4 - вита пара UTP Cat 3, чотири пари'''''==<br /> <br /> Специфікація 100Base-T4 була розроблена для того, щоб можна було використовувати для високошвидкісного Ethernet наявну проводку на витій парі категорії 3. Ця специфікація дозволяє підвищити загальну пропускну спроможність за рахунок одночасної передачі потоків битий по всіх 4 парам кабелю.<br /> <br /> Специфікація 100Base-T4 з'явилася пізніше за інші специфікації фізичного рівня Fast Ethernet. Розробники цієї технології в першу чергу хотіли створити фізичні специфікації, найбільш близькі до специфікацій 10Base-T і 10Base-F, які працювали на двох лініях передачі даних: двох парах або двох волокнах. Для реалізації роботи по двох витих парах довелося перейти на якісніший кабель категорії 5.<br /> <br /> В той же час розробники конкуруючої технології 100VG-AnyLAN спочатку зробили ставку на роботу по витій парі категорії 3; найголовніша перевага полягала не стільки у вартості, а в тому, що вона була вже прокладена в переважному числі будівель. Тому після випуску специфікацій 100Base-TX і 100Base-FX розробники технології Fast Ethernet реалізували свій варіант фізичного рівня для витої пари категорії 3.<br /> <br /> Замість кодування 4В/5В в цьому методі використовується кодування 8В/6Т, яке володіє вужчим спектром сигналу і при швидкості 33 Мбіт/с укладається в смугу 16 Мгц витої пари категорії 3 (при кодуванні 4В/5В спектр сигналу в цю смугу не укладається). Кожні 8 біт інформації рівня MAC кодуються 6-у трійковими цифрами (ternary symbols), тобто цифрами, що мають три стани. Кожна трійкова цифра має тривалість 40 нс. Група з 6-ти трійкових цифр потім передається на одну з трьох передавальних витих пар, незалежно і послідовно.<br /> <br /> Четверта пара завжди використовується для прослуховування частоти, що несе, в цілях виявлення колізії. Швидкість передачі даних по кожній з трьох передаю щих пару рівна 33,3 Мбіт/с, тому загальна швидкість протоколу 100Base-T4 складає 100 Мбіт/с. В той же час із-за прийнятого способу кодування швидкість зміни сигналу на кожній парі рівна всього 25 Мбод, що і дозволяє використовувати виту пару категорії 3.<br /> <br /> На рис. 4 показано з'єднання порту MDI мережевого адаптера 100Base-T4 з портом MDI-X концентратора (приставка Х говорить про те, що у цього роз'єму приєднання приймача і передавача міняються парами кабелю в порівнянні з роз'ємом мережевого адаптера, що дозволяє простіше сполучати пари проводів в кабелі - без перехрещення). Пара 1-2 завжди потрібний для передачі даних від порту MDI до порту MDI-X, пара 3-6 -для прийому даних портом MDI від порту MDI-X, а пари 4-5 і 7-8 є двонаправленими і використовуються як для прийому, так і для передачі, залежно від потреби.<br /> [[Файл:Img004.jpg]]<br /> <br /> Рис. 4 - З'єднання вузлів по специфікації 100Base-T4<br /> <br /> <br /> =='''''Правила побудови сегментів Fast Ethernet при використанні повторювачей класу I і класу II'''''==<br /> <br /> Технологія Fast Ethernet, як і всі некоаксіальні варіанти Ethernet розрахована на підключення кінцевих вузлів - комп'ютерів з відповідними мережевими адаптерами - до багатопортових концентраторів-повторителям або комутаторів.<br /> <br /> Правила коректної побудови сегментів мереж Fast Ethernet включають:<br /> <br /> - обмеження на максимальні довжини сегментів, сполучаючих DTE з DTE;<br /> <br /> - обмеження на максимальні довжини сегментів, сполучаючих DTE з портом повторителя;<br /> <br /> - обмеження на максимальний діаметр мережі;<br /> <br /> - обмеження на максимальне число повторителей і максимальну довжину сегменту, що сполучає повторители.<br /> <br /> =='''''Обмеження довжин сегментів DTE-DTE'''''==<br /> <br /> Як DTE (Data Terminal Equipment) може виступати будь-яке джерело кадрів даних для мережі: мережевий адаптер, порт моста, порт маршрутизатора, модуль управління мережею і інші подібні пристрої. Порт повторителя немає DTE, оскільки він побитно повторює кадр, що вже з'явився в сегменті. У типовій конфігурації мережі Fast Ethernet декілька DTE підключається до портів повторителя, утворюючи мережу зіркоподібної топології.<br /> <br /> <br /> <br /> Специфікація IEEE 802.3u визначає наступні максимальні значення сегментів DTE-DTE: <br /> [[Файл:Img005.jpg]]<br /> <br /> ==Метод кодування NRZI==<br /> <br /> NRZI - Non Return to Zero Invertive (інверсне кодування без повернення до нуля) Цей метод є модифікованим методом Non Return to Zero (NRZ), де для представлення 1 і 0 використовуються потенціали двох рівнів. У коді NRZ I також використовується 2 потенціалу, але його поточне значення залежить від попереднього. Якщо поточне значення біта &quot;1&quot;, то отриманий потенціал повинен бути інверсією від попереднього, якщо значення біта &quot;0&quot; - такий же.<br /> Оскільки код незахищений від довгих послідовностей &quot;нулів&quot; або &quot;одиниць&quot;, то це може призвести до проблем синхронізації. Тому перед передачею, задану послідовність бітів рекомендується попередньо закодувати кодом передбачають скремблирование (скремблер призначений для додання властивостей випадковості переданої послідовності даних з метою полегшення виділення тактової частоти приймачем).<br /> <br /> =='''''Обмеження мереж Fast Ethernet, побудованих на повторителях'''''==<br /> <br /> Повторітелі Fast Ethernet діляться на два класи.<br /> <br /> Повторітелі класу I підтримують всі типи систем кодування фізичного рівня: 100Base-TX/FX (4B/5B) і 100Base-T4 (8B/6T). Повторітелі класу II підтримують тільки один тип системи кодування фізичного рівня - 100Base-TX/FX або 100Base-T4. Тобто повторители класу I дозволяють виконувати трансляцію логічних код з бітовою швидкістю 100 Мбіт/с, а повторителям класу II ця операція недоступна.<br /> <br /> У одному домені колізій допускається наявність тільки одного повторителя класу I. Це пов'язано з тим, що такий повторитель вносить велику затримку при розповсюдженні сигналів із-за необхідності трансляції різних систем сигналізації – 70bt.<br /> <br /> Максимальне число повторителей класу II в домені колізій - 2, причому вони повинні бути сполучені між собою кабелем не довше 5 метрів.<br /> <br /> Невелика кількість повторителей Fast Ethernet не є серйозною перешкодою при побудові мереж. По-перше, наявність стекових повторителей знімає проблеми обмеженого числа портів - всі повторители, що каскадують, є одним повторитель з достатнім числом портів - до декількох сотень. По-друге, застосування комутаторів і маршрутизаторів ділить мережа на декілька доменів колізій, в кожному з яких зазвичай є не дуже велике число станцій.<br /> <br /> У наступній таблиці зведені правила побудови мережі на основі повторителе класу I. <br /> <br /> =='''''БІГУН НА КОРОТКІ ДИСТАНЦІЇ'''''==<br /> <br /> Хоча Fast Ethernet і є продовженням стандарту Ethernet, перехід від мережі 10BaseT до 100BaseT не можна розглядати як механічну заміну устаткування - для цього можуть потрібно зміни в топології мережі. <br /> <br /> Теоретична межа діаметру сегменту мережі Fast Ethernet складає 250 метрів; це всього лише 10 відсотків теоретичної межі розміру мережі Ethernet (2500 метрів). Дане обмеження виникає з характеру протоколу CSMA/CD і швидкості передачі 100Мбит/с. <br /> Як вже наголошувалося раніше, передавальна дані робоча станція повинна прослуховувати мережу протягом часу, що дозволяє переконатися в тому, що дані досягли станції призначення. У мережі Ethernet з пропускною спроможністю 10 Мбіт/с (наприклад 10Base5) проміжок часу, необхідний робочій станції для прослуховування мережі на предмет конфлікту, визначається відстанню, яка 512-бітовий кадр (розмір кадру заданий в стандарті Ethernet) пройде за час обробки цього кадру на робочій станції. Для мережі Ethernet з пропускною спроможністю 10 Мбіт/с ця відстань рівно 2500 метрів (див. Мал. 1). <br /> <br /> З іншого боку, той же самий 512-бітовий кадр (стандарт 802.3u задає кадр того ж розміру, що і 802.3, тобто в 512 біт), передаваний робочою станцією в мережі Fast Ethernet, пройде всього 250 м, перш ніж робоча станція завершить його обробку (див. Мал. 2). Якби приймаюча станція була віддалена від передавальної станції на відстань понад 250 м, то кадр міг би вступити в конфлікт з іншим кадром на лінії де-небудь далі, а передавальна станція, завершивши передачу, вже не сприйняла б цей конфлікт. Тому максимальний діаметр мережі 100BaseT складає 250 метрів (див. Рис.3). <br /> <br /> Щоб використовувати допустиму дистанцію, буде потрібно два повторітеля для з'єднання всіх вузлів. Згідно стандарту, максимальна відстань між вузлом і повторітелем складає 100 метрів; у Fast Ethernet, як і в 10BaseT, відстань між концентратором і робочою станцією не повинна перевищувати 100метров. Оскільки сполучні пристрої (повторітелі) вносять додаткові затримки, реальна робоча відстань між вузлами може опинитися ще менше. Тому представляється розумним брати всі відстані з деяким запасом. <br /> Для роботи на великих відстанях доведеться придбати оптичний кабель. Наприклад, устаткування 100BaseFX в напівдуплексному режимі дозволяє з'єднати комутатор з іншим комутатором або кінцевою станцією, що знаходиться на відстані до 450 метрів один від одного. Встановивши повнодуплексний 100BaseFX, можна з'єднати два мережеві пристрої на відстані до двох кілометрів. <br /> <br /> =='''''ВИСНОВКИ'''''==<br /> <br /> Підсумовуючи все вищесказане, відмітимо, що, як нам здається, Fast Ethernet найбільш хороший для вирішення проблем високих пікових навантажень. Наприклад, якщо хтось з користувачів працює з САПР або програмами обробки зображень і потребує підвищення пропускної спроможності, то Fast Ethernet може виявитися хорошим виходом з положення. Проте якщо проблеми викликані надмірним числом користувачів в мережі, то 100BaseT починає гальмувати обмін інформацією при приблизно 50-процентному завантаженні сеті- іншими словами, на тому ж рівні, що і 10BaseT. Але врешті-решт, адже це не більше ніж розширення 10BaseT.<br /> <br /> <br /> [[category:Комп'ютерні мережі]]</div>

ENergyKos https://wiki.cusu.edu.ua/index.php/Fast_Ethernet 2012-09-17T05:16:35Z

<p>ENergyKos: </p> <hr /> <div>Fast Ethernet - специфікація IEЕЕ 802.3 u офіційно прийнята 26 жовтня 1995 року визначає стандарт протоколу канального рівня для мереж працюють при використанні як мідного, так і волоконно-оптичного кабелю зі швидкістю 100Мб / с. Нова специфікація є спадкоємицею стандарту Ethernet IEЕЕ 802.3, використовуючи такий же формат кадру, механізм доступу до середовища CSMA / CD і топологію зірка. Еволюція торкнулася декількох елементів конфігурації засобів фізичного рівня, що дозволило збільшити пропускну спроможність, включаючи типи застосовуваного кабелю, довжину сегментів і кількість концентраторів.<br /> <br /> <br /> == Історія ==<br /> Класичний 10-мегабитный Ethernet влаштовував більшість користувачів на протязі близько 15 років. Проте на початку 90-х років почала відчуватися його недостатня пропускна спроможність. Для комп'ютерів на процесорах Intel 80286 або 80386 з шинами ISA (8 Мбайт/с) або EISA (32 Мбайт/с) пропускна спроможність сегменту Ethernet складала 1/8 або 1/32 каналу «пам'ять-диск», і це добре узгоджувалося із співвідношенням об'ємів даних, що обробляються локально, і даних, передаваних по мережі. Для могутніших клієнтських станцій з шиною PCI (133 Мбайт/с) ця частка впала до 1/133, що було явно недостатньо. Тому багато сегментів 10-мегабитного Ethernet стали переобтяженими, реакція серверів в них значно впала, а частота виникнення колізій істотно зросла, ще більш знижуючи корисну пропускну спроможність.<br /> <br /> Назріла необхідність в розробці «нового» Ethernet, тобто технології, яка була б такою ж ефективною по співвідношенню ціна/якість при продуктивності 100 Мбіт/с. В результаті пошуків і досліджень фахівці розділилися на два табори, що врешті-решт привело до появи двох нових технологій - Fast Ethernet і 100VG-AnyLAN. Вони відрізняються ступенем спадкоємності з класичним Ethernet.<br /> <br /> У 1992 році група виробників мережевого устаткування, включаючи таких лідерів технології Ethernet, як SynOptics, 3Com і ряд інших, утворили некомерційне об'єднання Fast Ethernet Alliance для розробки стандарту нової технології, яка повинна була в максимально можливому ступені зберегти особливості технології Ethernet.<br /> <br /> Другий табір очолили компанії Hewlett-Packard і AT&amp;T, які запропонували скористатися слушною нагодою для усунення деяких відомих недоліків технології Ethernet. Через деякий час до цих компаній приєдналася компанія IBM, яка внесла свій внесок пропозицією забезпечити в новій технології деяку сумісність з мережами Token Ring.<br /> <br /> У комітеті 802 інститути IEEE в цей же час була сформована дослідницька група для вивчення технічного потенціалу нових високошвидкісних технологій. За період з кінця 1992 року і по кінець 1993 року група IEEE вивчила 100-мегабитные рішення, запропоновані різними виробниками. Разом з пропозиціями Fast Ethernet Alliance група розглянула також і високошвидкісну технологію, запропоновану компаніями Hewlett-Packard і AT&amp;T.<br /> <br /> В центрі дискусій була проблема збереження випадкового методу доступу CSMA/CD. Пропозиція Fast Ethernet Alliance зберігала цей метод і тим самим забезпечувала спадкоємність і узгодженість мереж 10 Мбіт/с і 100 Мбіт/с. Коаліція HP і AT&amp;T, яка мала підтримку значно меншого числа виробників в мережевій індустрії, чим Fast Ethernet Alliance, запропонувала абсолютно новий метод доступу, названий Demand Priority - пріоритетний доступ на вимогу. Він істотно міняв картину поведінки вузлів в мережі, тому не зміг вписатися в технологію Ethernet і стандарт 802.3, і для його стандартизації був організований новий комітет IEEE 802.12.<br /> <br /> Осінню 1995 року обидві технології стали стандартами IEEE. Комітет IEEE 802.3 прийняв специфікацію Fast Ethernet як стандарт 802.3и, який не є самостійним стандартом, а є доповненням до існуючого стандарту 802.3 у вигляді розділів з 21 по 30. Комітет 802.12 прийняв технологію 100VG-AnyLAN, яка використовує новий метод доступу Demand Priority і підтримує кадрів двох форматів - Ethernet і Token Ring.<br /> <br /> =='''Загальні вимоги до проектування'''==<br /> <br /> Fast Ethernet є розширенням існуючого стандарту Ethernet. Вона (технологія) працює за допомогою UTP-кабеля для передачі даних або опто-волоконного кабеля і використовує CSMA / CD в топології шини типу &quot;зірка&quot;, схожа на 10BASE-T, де всі кабелі кріпляться до концентратора. І це забезпечує сумісність з існуючими 10BASE-T системами і таким чином дозволяє plug-and-play (&quot;підключити і грати&quot;) оновлення з 10BASE-T. Fast Ethernet іноді називають 100BASE-X, де X є прототипом для FX і TX варіантів.<br /> <br /> &quot;100&quot; в позначенні типу носія відноситься до швидкості передачі 100 Мбіт/сек. &quot;BASE&quot; відноситься до концентратора (смуги) сигналів, що означає, що тільки сигнали Ethernet здійснюється в середовищі. TX, FX і Т4 відносяться до фізичного середовища, яке несе в собі сигнал.<br /> <br /> Швидкий адаптер Ethernet може бути логічно розділений на Media Access Controller (MAC), який займається питаннями більш високого рівня можливостей середовища та інтерфейс фізичного рівня (PHY). MAC може бути пов'язано з PHY за допомогою 4-бітного 25-МГц-го синхронного паралельного інтерфейсу, відомого як Media Independent Interface (MII) або 2бітного 50-МГц зменшеного варіанту Зменшеного Media Independent Interface (RMII). Повторювачі (концентратори) також допустимі і підключаються до декількох PHY для їх різних інтерфейсів.<br /> <br /> MII може (рідко) бути зовнішним зв'язком, але, як правило, є зв'язком між кількома ІС в мережевому адаптері або, навіть, в межах однієї мікросхеми. Специфікації, які написані, базуються на припущенні, що інтерфейс між MAC і PHY буде MII, але вони не вимагають цього.<br /> <br /> MII фіксує теоретичну максимальну швидкість передачі даних для всіх версій швидкого Ethernet до 100 Мбіт/с. Швидкість передачі даних, яка дійсно спостерігається в реальних мережах, менше теоретичного максимуму, у зв'язку з необхідним &quot;заголовком&quot; та &quot;причепом&quot; (біти адресації і виявлення помилок) на кожний кадр, випадковими &quot;втраченими кадрами&quot; у зв'язку з &quot;шумом&quot;, і часом очікування після кожного відправленого кадру для інших пристроїв в мережі, щоб закінчити передачу.<br /> <br /> =='''Технология''' ==<br /> <br /> В стандарте первых версий (Ethernet v1.0 и Ethernet v2.0) указано, что в качестве передающей среды используется коаксиальный кабель, в дальнейшем появилась возможность использовать витую пару и оптический кабель.<br /> <br /> Причинами перехода на витую пару были:<br /> <br /> возможность работы в дуплексном режиме; <br /> низкая стоимость кабеля «витой пары»; <br /> более высокая надёжность сетей при неисправности в кабеле; <br /> большая помехозащищенность при использовании дифференциального сигнала; <br /> возможность питания по кабелю маломощных узлов, например IP-телефонов (стандарт Power over Ethernet, POE); <br /> отсутствие гальванической связи (прохождения тока) между узлами сети. При использовании коаксиального кабеля в российских условиях, где, как правило, отсутствует заземление компьютеров, применение коаксиального кабеля часто сопровождалось пробоем сетевых карт, и иногда даже полным «выгоранием» системного блока. <br /> Причиной перехода на оптический кабель была необходимость увеличить длину сегмента без повторителей.<br /> <br /> Метод управления доступом (для сети на коаксиальном кабеле) — множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий (CSMA/CD, Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection), скорость передачи данных 10 Мбит/с, размер пакета от 72 до 1526 байт, описаны методы кодирования данных. Режим работы полудуплексный, то есть узел не может одновременно передавать и принимать информацию. Количество узлов в одном разделяемом сегменте сети ограничено предельным значением в 1024 рабочих станции (спецификации физического уровня могут устанавливать более жёсткие ограничения, например, к сегменту тонкого коаксиала может подключаться не более 30 рабочих станций, а к сегменту толстого коаксиала — не более 100). Однако сеть, построенная на одном разделяемом сегменте, становится неэффективной задолго до достижения предельного значения количества узлов, в основном по причине полудуплексного режима работы.<br /> <br /> В 1995 году принят стандарт IEEE 802.3u Fast Ethernet со скоростью 100 Мбит/с и появилась возможность работы в режиме полный дуплекс. В 1997 году был принят стандарт IEEE 802.3z Gigabit Ethernet со скоростью 1000 Мбит/с для передачи по оптоволокну и еще через два года для передачи по витой паре.<br /> <br /> <br /> =='''''Відмінності Fast Ethernet від Ethernet''''' ==<br /> <br /> Всі відмінності технології Fast Ethernet від Ethernet зосереджені на фізичному рівні (мал. 1). Рівні MAC і LLC у Fast Ethernet залишилися абсолютно тими ж, і їх описують колишні глави стандартів 802.3 і 802.2. Тому розглядаючи технологію Fast Ethernet, покажемо тільки кілька варіантів її фізичного рівня.<br /> <br /> [[Файл:11.JPG]]<br /> <br /> =='''''[[Фізичний рівень технології Fast Ethernet]]''''' ==<br /> <br /> Більш складна структура фізичного рівня технології Fast Ethernet викликана тим, що в ній використовуються три варіанти кабельних систем:<br /> <br /> *волоконно-оптичний багатомодовый кабель, використовуються два волокна; <br /> <br /> *кручена пари категорії 5, використовуються дві пари; <br /> <br /> *кручена пари категорії 3, використовуються чотири пари.<br /> <br /> Офіційний стандарт 802.3u встановив три різних специфікації для фізичного рівня Fast Ethernet і дав їм наступні назви : <br /> <br /> Фізичний рівень 100Base-FX - багатомодове оптоволокно, два волокна ;<br /> <br /> Фізичний рівень 100Base-TX - кручена пара UTP Cat 5 чи STP Type 1, дві пари ;<br /> <br /> Фізичний рівень 100Base-T4 - кручена пара UTP Cat 3, чотири пари.<br /> <br /> Для всіх трьох стандартів справедливі наступні твердження і характеристики. Формати кадрів технології Fast Ethernet не відрізняються від форматів кадрів технологій 10-мегабітного Ethernet. Міжкадровий інтервал (IPG) дорівнює 0,96 мкс, а бітовий інтервал дорівнює 10 нс. Усі тимчасові параметри алгоритму доступу (інтервал відстрочки, час передачі кадру мінімальної довжини і т.п.), вимірюються в бітових інтервалах, залишилися старими, тому зміни в розділи стандарту, що стосуються рівня MAC, не вносилися. Ознакою вільного стану середовища є передача по ньому символу Idle відповідного надлишкового коду (а не відсутність сигналів, як у стандартах Ethernet 10 Мбіт/с). <br /> <br /> Хоча Fast Ethernet і є продовженням стандарту Ethernet, перехід від мережі 10BaseT до 100BaseT не можна розглядати як механічну заміну устаткування - для цього можуть бути потрібно зміни в топології мережі.<br /> <br /> == '''ТРИ ВИДИ FAST ETHERNET''' ==<br /> <br /> Офіційний стандарт 802.3u встановив три різних специфікації для фізичного рівня Fast Ethernet і дав їм наступні назви (рис. 2): <br /> <br /> Фізичний рівень [[100Base-FX]] - багатомодове оптоволокно, два волокна<br /> <br /> Фізичний рівень [[100Base-TX]] - кручена пара UTP Cat 5 чи STP Type 1, дві пари<br /> <br /> Фізичний рівень [[100Base-T4]] - кручена пара UTP Cat 3, чотири пари<br /> <br /> [[Файл:Img002.jpg]]<br /> <br /> Рис. 2 - Структура фізичного рівня Fast Ethernet<br /> <br /> Для всіх трьох стандартів справедливі наступні твердження і характеристики.<br /> <br /> - Формати кадрів технології Fast Ethernet не відрізняються від форматів кадрів технологій 10-мегабитного Ethernet.<br /> <br /> - Міжкадровий інтервал (IPG) рівний 0,96 мкс, а бітовий інтервал рівний 10 нс. Всі тимчасові параметри алгоритму доступу (інтервал відстрочення, час передачі кадру мінімальної довжини і т. п.), зміряні в бітових інтервалах, залишилися колишніми, тому зміни в розділи стандарту, що стосуються рівня MAC, не вносилися.<br /> <br /> - Ознакою вільного стану середовища є передача по ній символу Idle відповідної надмірної коди (а не відсутність сигналів, як в стандартах Ethernet 10 Мбіт/с).<br /> <br /> Фізичний рівень включає три елементи:<br /> <br /> - рівень узгодження (reconciliation sublayer);<br /> <br /> - незалежний від середовища інтерфейс (Media Independent Interface, MII);<br /> <br /> - пристрій фізичного рівня (Physical layer device, PHY).<br /> <br /> Рівень узгодження потрібний для того, щоб рівень MAC, розрахований на інтерфейс AUI, зміг працювати з фізичним рівнем через інтерфейс MII.<br /> <br /> Пристрій фізичного рівня (PHY) полягає, у свою чергу, з декількох підрівнів (див. рис. 1):<br /> <br /> - підрівня логічного кодування даних, такого, що перетворює що поступають від рівня MAC байти в символи коди 4В/5В або 8В/6Т (обидві коди використовуються в технології Fast Ethernet);<br /> <br /> - підрівнів фізичного приєднання і підрівня залежності від фізичного середовища (PMD), які забезпечують формування сигналів відповідно до методу фізичного кодування, наприклад NRZI або MLT-3;<br /> <br /> - підрівня автопереговорів, який дозволяє двом взаємодіючим портам автоматично вибрати найбільш ефективний режим роботи, наприклад, напівдуплексний або повнодуплексний (цей підрівень є факультативним).<br /> <br /> Інтерфейс MII підтримує незалежний від фізичного середовища спосіб обміну даними між підрівнем MAC і підрівнем PHY. Цей інтерфейс аналогічний за призначенням інтерфейсу AUI класичного Ethernet за винятком того, що інтерфейс AUI розташовувався між підрівнем фізичного кодування сигналу (для будь-яких варіантів кабелю використовувався однаковий метод фізичного кодування - манчестерський код) і підрівнем фізичного приєднання до середовища, а інтерфейс Мii розташовується між підрівнем MAC і підрівнями кодування сигналу, яких в стандарті Fast Ethernet три, - FX, ТХ і Т4.<br /> <br /> Роз'їм Мii на відміну від роз'єму AUI має 40 контактів, максимальна довжина кабелю Мii складає один метр. Сигнали, передавані по інтерфейсу Мii, мають амплітуду 5 Ст.<br /> <br /> =='''''Фізичний рівень 100Base-FX - багатомодове оптоволокно, два волокна'''''==<br /> <br /> Ця специфікація визначає роботу протоколу Fast Ethernet по багатомодовому оптоволокну в напівдуплексному і повнодуплексному режимах. Як і в стандарті FDDI, кожен вузол з'єднується з мережею двома оптичними волокнами, що йдуть від приймача (Rx) і від передавача (Тх).<br /> <br /> Між специфікаціями 100Base-FX і 100Base-TX є багато загального, тому загальні для двох специфікацій властивості даватимуться під узагальненою назвою 100Base-FX/TX.<br /> <br /> Тоді як Ethernet із швидкістю передачі 10 Мбіт/с використовує манчестерське кодування для представлення даних при передачі по кабелю, в стандарті Fast Ethernet визначений інший метод кодування - 4В/5В. При цьому методі кожні 4 бита даних підрівня MAC (званих символами) представляються 5 бітами. Надмірний біт дозволяє застосувати потенційні коди при уявленні кожного з п'яти битий у вигляді електричних або оптичних імпульсів. Існування заборонених комбінацій символів дозволяє отбраковывать помилкові символи, що підвищує стійкість роботи мереж з 100Base-FX/TX.<br /> [[Файл:Img003.jpg]]<br /> <br /> Рис. 3 - Структура кадру Fast Ethernet<br /> <br /> Для відділення кадру Ethernet від символів Idle використовується комбінація символів Start Delimiter (пара символів J (11000) і До (10001) коди 4В/5В, а після завершення кадру перед першим символом Idle вставляється символ Т (рис. 3).<br /> <br /> Після перетворення 4-бітових порцій код MAC в 5-бітові порції фізичного рівня їх необхідно представити у вигляді оптичних або електричних сигналів в кабелі, що сполучає вузли мережі. Специфікації 100Base-FX і 100Base-TX використовують для цього різні методи фізичного кодування - NRZI і MLT-3 відповідно (як і в технології FDDI при роботі через оптоволокно і виту пару).<br /> <br /> <br /> =='''''Фізичний рівень 100Base-TX - вита пара UTP Cat 5 або STP Type 1, дві пари'''''==<br /> <br /> Як середовище передачі даних специфікація 100Base-TX використовує кабель UTP категорії 5 або кабель STP Type 1. Максимальна довжина кабелю в обох випадках -100 м.<br /> <br /> Основні відмінності від специфікації 100Base-FX - використання методу MLT-3 для передачі сигналів 5-бітових порцій коди 4В/5В по витій парі, а також наявність функції автопереговорів (Auto-negotiation) для вибору режиму роботи порту. Схема автопереговорів дозволяє двом сполученим фізично пристроям, які підтримують декілька стандартів фізичного рівня, що відрізняються бітовою швидкістю і кількістю витих пар, вибрати найбільш вигідний режим роботи. Зазвичай процедура автопереговорів відбувається при під'єднуванні мережевого адаптера, який може працювати на швидкостях 10 і 100 Мбіт/с, до концентратора або комутатора.<br /> <br /> Описана нижче схема Auto-negotiation сьогодні є стандартом технології 100Base-T. До цього виробники застосовували різні власні схеми автоматичного визначення швидкості роботи взаємодіючих портів, які не були сумісні. Прийняту як стандарт схему Auto-negotiation запропонувала спочатку компанія National Semiconductor під назвою NWay.<br /> <br /> Всього в даний час визначено 5 різних режимів роботи, які можуть підтримувати пристрої 100Base-TX або 100Base-T4 на витих парах:<br /> <br /> - 10Base-T - 2 пари категорії 3;<br /> <br /> - 10Base-T full-duplex - 2 пари категорії 3;<br /> <br /> - 100Base-TX - 2 пари категорії 5 (або Type 1A STP);<br /> <br /> - 100Base-T4 - 4 пари категорії 3;<br /> <br /> - 100Base-TX full-duplex - 2 пари категорії 5 (або Type 1A STP).<br /> <br /> Режим 10Base-T має найнижчий пріоритет при переговорному процесі, а повнодуплексний режим 100Base-TX - найвищий. Переговорний процес відбувається при включенні живлення пристрою, а також може бути ініційований у будь-який момент модулем управління пристрою<br /> <br /> Пристрій, що почав процес auto-negotiation, посилає своєму партнерові пачку спеціальних імпульсів Fast Link Pulse burst (FLP), в якому міститься 8-бітове слово, що кодує пропонований режим взаємодії, починаючи з найпріоритетнішого, підтримуваного даним вузлом.<br /> <br /> Якщо вузол-партнер підтримує функцію auto-negotuiation і також може підтримувати запропонований режим, він відповідає пачкою імпульсів FLP, в якій підтверджує даний режим, і на цьому переговори закінчуються. Якщо ж вузол-партнер може підтримувати менш пріоритетний режим, то він указує його відповідає, і цей режим вибирається як робочого. Таким чином, завжди вибирається найбільш пріоритетний загальний режим вузлів.<br /> <br /> Вузол, який підтримує тільки технологію 10Base-T, кожні 16 мс посилає манчестерські імпульси для перевірки цілісності лінії, що пов'язує його з сусіднім вузлом. Такий вузол не розуміє запит FLP, який робить йому вузол з функцією Auto-negotiation, і продовжує посилати свої імпульси. Вузол, що отримав у відповідь на запит FLP тільки імпульси перевірки цілісності лінії, розуміє, що його партнер може працювати тільки за стандартом 10Base-T, і встановлює цей режим роботи і для себе.<br /> <br /> =='''''Фізичний рівень 100Base-T4 - вита пара UTP Cat 3, чотири пари'''''==<br /> <br /> Специфікація 100Base-T4 була розроблена для того, щоб можна було використовувати для високошвидкісного Ethernet наявну проводку на витій парі категорії 3. Ця специфікація дозволяє підвищити загальну пропускну спроможність за рахунок одночасної передачі потоків битий по всіх 4 парам кабелю.<br /> <br /> Специфікація 100Base-T4 з'явилася пізніше за інші специфікації фізичного рівня Fast Ethernet. Розробники цієї технології в першу чергу хотіли створити фізичні специфікації, найбільш близькі до специфікацій 10Base-T і 10Base-F, які працювали на двох лініях передачі даних: двох парах або двох волокнах. Для реалізації роботи по двох витих парах довелося перейти на якісніший кабель категорії 5.<br /> <br /> В той же час розробники конкуруючої технології 100VG-AnyLAN спочатку зробили ставку на роботу по витій парі категорії 3; найголовніша перевага полягала не стільки у вартості, а в тому, що вона була вже прокладена в переважному числі будівель. Тому після випуску специфікацій 100Base-TX і 100Base-FX розробники технології Fast Ethernet реалізували свій варіант фізичного рівня для витої пари категорії 3.<br /> <br /> Замість кодування 4В/5В в цьому методі використовується кодування 8В/6Т, яке володіє вужчим спектром сигналу і при швидкості 33 Мбіт/с укладається в смугу 16 Мгц витої пари категорії 3 (при кодуванні 4В/5В спектр сигналу в цю смугу не укладається). Кожні 8 біт інформації рівня MAC кодуються 6-у трійковими цифрами (ternary symbols), тобто цифрами, що мають три стани. Кожна трійкова цифра має тривалість 40 нс. Група з 6-ти трійкових цифр потім передається на одну з трьох передавальних витих пар, незалежно і послідовно.<br /> <br /> Четверта пара завжди використовується для прослуховування частоти, що несе, в цілях виявлення колізії. Швидкість передачі даних по кожній з трьох передаю щих пару рівна 33,3 Мбіт/с, тому загальна швидкість протоколу 100Base-T4 складає 100 Мбіт/с. В той же час із-за прийнятого способу кодування швидкість зміни сигналу на кожній парі рівна всього 25 Мбод, що і дозволяє використовувати виту пару категорії 3.<br /> <br /> На рис. 4 показано з'єднання порту MDI мережевого адаптера 100Base-T4 з портом MDI-X концентратора (приставка Х говорить про те, що у цього роз'єму приєднання приймача і передавача міняються парами кабелю в порівнянні з роз'ємом мережевого адаптера, що дозволяє простіше сполучати пари проводів в кабелі - без перехрещення). Пара 1-2 завжди потрібний для передачі даних від порту MDI до порту MDI-X, пара 3-6 -для прийому даних портом MDI від порту MDI-X, а пари 4-5 і 7-8 є двонаправленими і використовуються як для прийому, так і для передачі, залежно від потреби.<br /> [[Файл:Img004.jpg]]<br /> <br /> Рис. 4 - З'єднання вузлів по специфікації 100Base-T4<br /> <br /> <br /> =='''''Правила побудови сегментів Fast Ethernet при використанні повторювачей класу I і класу II'''''==<br /> <br /> Технологія Fast Ethernet, як і всі некоаксіальні варіанти Ethernet розрахована на підключення кінцевих вузлів - комп'ютерів з відповідними мережевими адаптерами - до багатопортових концентраторів-повторителям або комутаторів.<br /> <br /> Правила коректної побудови сегментів мереж Fast Ethernet включають:<br /> <br /> - обмеження на максимальні довжини сегментів, сполучаючих DTE з DTE;<br /> <br /> - обмеження на максимальні довжини сегментів, сполучаючих DTE з портом повторителя;<br /> <br /> - обмеження на максимальний діаметр мережі;<br /> <br /> - обмеження на максимальне число повторителей і максимальну довжину сегменту, що сполучає повторители.<br /> <br /> =='''''Обмеження довжин сегментів DTE-DTE'''''==<br /> <br /> Як DTE (Data Terminal Equipment) може виступати будь-яке джерело кадрів даних для мережі: мережевий адаптер, порт моста, порт маршрутизатора, модуль управління мережею і інші подібні пристрої. Порт повторителя немає DTE, оскільки він побитно повторює кадр, що вже з'явився в сегменті. У типовій конфігурації мережі Fast Ethernet декілька DTE підключається до портів повторителя, утворюючи мережу зіркоподібної топології.<br /> <br /> <br /> <br /> Специфікація IEEE 802.3u визначає наступні максимальні значення сегментів DTE-DTE: <br /> [[Файл:Img005.jpg]]<br /> <br /> =='''''БІГУН НА КОРОТКІ ДИСТАНЦІЇ'''''==<br /> <br /> Хоча Fast Ethernet і є продовженням стандарту Ethernet, перехід від мережі 10BaseT до 100BaseT не можна розглядати як механічну заміну устаткування - для цього можуть потрібно зміни в топології мережі. <br /> <br /> Теоретична межа діаметру сегменту мережі Fast Ethernet складає 250 метрів; це всього лише 10 відсотків теоретичної межі розміру мережі Ethernet (2500 метрів). Дане обмеження виникає з характеру протоколу CSMA/CD і швидкості передачі 100Мбит/с. <br /> Як вже наголошувалося раніше, передавальна дані робоча станція повинна прослуховувати мережу протягом часу, що дозволяє переконатися в тому, що дані досягли станції призначення. У мережі Ethernet з пропускною спроможністю 10 Мбіт/с (наприклад 10Base5) проміжок часу, необхідний робочій станції для прослуховування мережі на предмет конфлікту, визначається відстанню, яка 512-бітовий кадр (розмір кадру заданий в стандарті Ethernet) пройде за час обробки цього кадру на робочій станції. Для мережі Ethernet з пропускною спроможністю 10 Мбіт/с ця відстань рівно 2500 метрів (див. Мал. 1). <br /> <br /> З іншого боку, той же самий 512-бітовий кадр (стандарт 802.3u задає кадр того ж розміру, що і 802.3, тобто в 512 біт), передаваний робочою станцією в мережі Fast Ethernet, пройде всього 250 м, перш ніж робоча станція завершить його обробку (див. Мал. 2). Якби приймаюча станція була віддалена від передавальної станції на відстань понад 250 м, то кадр міг би вступити в конфлікт з іншим кадром на лінії де-небудь далі, а передавальна станція, завершивши передачу, вже не сприйняла б цей конфлікт. Тому максимальний діаметр мережі 100BaseT складає 250 метрів (див. Рис.3). <br /> <br /> Щоб використовувати допустиму дистанцію, буде потрібно два повторітеля для з'єднання всіх вузлів. Згідно стандарту, максимальна відстань між вузлом і повторітелем складає 100 метрів; у Fast Ethernet, як і в 10BaseT, відстань між концентратором і робочою станцією не повинна перевищувати 100метров. Оскільки сполучні пристрої (повторітелі) вносять додаткові затримки, реальна робоча відстань між вузлами може опинитися ще менше. Тому представляється розумним брати всі відстані з деяким запасом. <br /> Для роботи на великих відстанях доведеться придбати оптичний кабель. Наприклад, устаткування 100BaseFX в напівдуплексному режимі дозволяє з'єднати комутатор з іншим комутатором або кінцевою станцією, що знаходиться на відстані до 450 метрів один від одного. Встановивши повнодуплексний 100BaseFX, можна з'єднати два мережеві пристрої на відстані до двох кілометрів. <br /> <br /> =='''''ВИСНОВКИ'''''==<br /> <br /> Підсумовуючи все вищесказане, відмітимо, що, як нам здається, Fast Ethernet найбільш хороший для вирішення проблем високих пікових навантажень. Наприклад, якщо хтось з користувачів працює з САПР або програмами обробки зображень і потребує підвищення пропускної спроможності, то Fast Ethernet може виявитися хорошим виходом з положення. Проте якщо проблеми викликані надмірним числом користувачів в мережі, то 100BaseT починає гальмувати обмін інформацією при приблизно 50-процентному завантаженні сеті- іншими словами, на тому ж рівні, що і 10BaseT. Але врешті-решт, адже це не більше ніж розширення 10BaseT.<br /> <br /> <br /> [[category:Комп'ютерні мережі]]</div>

ENergyKos https://wiki.cusu.edu.ua/index.php/Fast_Ethernet 2012-09-17T05:14:50Z

<p>ENergyKos: </p> <hr /> <div>Fast Ethernet - специфікація IEЕЕ 802.3 u офіційно прийнята 26 жовтня 1995 року визначає стандарт протоколу канального рівня для мереж працюють при використанні як мідного, так і волоконно-оптичного кабелю зі швидкістю 100Мб / с. Нова специфікація є спадкоємицею стандарту Ethernet IEЕЕ 802.3, використовуючи такий же формат кадру, механізм доступу до середовища CSMA / CD і топологію зірка. Еволюція торкнулася декількох елементів конфігурації засобів фізичного рівня, що дозволило збільшити пропускну спроможність, включаючи типи застосовуваного кабелю, довжину сегментів і кількість концентраторів.<br /> <br /> <br /> == Історія ==<br /> Класичний 10-мегабитный Ethernet влаштовував більшість користувачів на протязі близько 15 років. Проте на початку 90-х років почала відчуватися його недостатня пропускна спроможність. Для комп'ютерів на процесорах Intel 80286 або 80386 з шинами ISA (8 Мбайт/с) або EISA (32 Мбайт/с) пропускна спроможність сегменту Ethernet складала 1/8 або 1/32 каналу «пам'ять-диск», і це добре узгоджувалося із співвідношенням об'ємів даних, що обробляються локально, і даних, передаваних по мережі. Для могутніших клієнтських станцій з шиною PCI (133 Мбайт/с) ця частка впала до 1/133, що було явно недостатньо. Тому багато сегментів 10-мегабитного Ethernet стали переобтяженими, реакція серверів в них значно впала, а частота виникнення колізій істотно зросла, ще більш знижуючи корисну пропускну спроможність.<br /> <br /> Назріла необхідність в розробці «нового» Ethernet, тобто технології, яка була б такою ж ефективною по співвідношенню ціна/якість при продуктивності 100 Мбіт/с. В результаті пошуків і досліджень фахівці розділилися на два табори, що врешті-решт привело до появи двох нових технологій - Fast Ethernet і 100VG-AnyLAN. Вони відрізняються ступенем спадкоємності з класичним Ethernet.<br /> <br /> У 1992 році група виробників мережевого устаткування, включаючи таких лідерів технології Ethernet, як SynOptics, 3Com і ряд інших, утворили некомерційне об'єднання Fast Ethernet Alliance для розробки стандарту нової технології, яка повинна була в максимально можливому ступені зберегти особливості технології Ethernet.<br /> <br /> Другий табір очолили компанії Hewlett-Packard і AT&amp;T, які запропонували скористатися слушною нагодою для усунення деяких відомих недоліків технології Ethernet. Через деякий час до цих компаній приєдналася компанія IBM, яка внесла свій внесок пропозицією забезпечити в новій технології деяку сумісність з мережами Token Ring.<br /> <br /> У комітеті 802 інститути IEEE в цей же час була сформована дослідницька група для вивчення технічного потенціалу нових високошвидкісних технологій. За період з кінця 1992 року і по кінець 1993 року група IEEE вивчила 100-мегабитные рішення, запропоновані різними виробниками. Разом з пропозиціями Fast Ethernet Alliance група розглянула також і високошвидкісну технологію, запропоновану компаніями Hewlett-Packard і AT&amp;T.<br /> <br /> В центрі дискусій була проблема збереження випадкового методу доступу CSMA/CD. Пропозиція Fast Ethernet Alliance зберігала цей метод і тим самим забезпечувала спадкоємність і узгодженість мереж 10 Мбіт/с і 100 Мбіт/с. Коаліція HP і AT&amp;T, яка мала підтримку значно меншого числа виробників в мережевій індустрії, чим Fast Ethernet Alliance, запропонувала абсолютно новий метод доступу, названий Demand Priority - пріоритетний доступ на вимогу. Він істотно міняв картину поведінки вузлів в мережі, тому не зміг вписатися в технологію Ethernet і стандарт 802.3, і для його стандартизації був організований новий комітет IEEE 802.12.<br /> <br /> Осінню 1995 року обидві технології стали стандартами IEEE. Комітет IEEE 802.3 прийняв специфікацію Fast Ethernet як стандарт 802.3и, який не є самостійним стандартом, а є доповненням до існуючого стандарту 802.3 у вигляді розділів з 21 по 30. Комітет 802.12 прийняв технологію 100VG-AnyLAN, яка використовує новий метод доступу Demand Priority і підтримує кадрів двох форматів - Ethernet і Token Ring.<br /> <br /> =='''Загальні вимоги до проектування'''==<br /> <br /> Fast Ethernet є розширенням існуючого стандарту Ethernet. Вона (технологія) працює за допомогою UTP-кабеля для передачі даних або опто-волоконного кабеля і використовує CSMA / CD в топології шини типу &quot;зірка&quot;, схожа на 10BASE-T, де всі кабелі кріпляться до концентратора. І це забезпечує сумісність з існуючими 10BASE-T системами і таким чином дозволяє plug-and-play (&quot;підключити і грати&quot;) оновлення з 10BASE-T. Fast Ethernet іноді називають 100BASE-X, де X є прототипом для FX і TX варіантів.<br /> <br /> &quot;100&quot; в позначенні типу носія відноситься до швидкості передачі 100 Мбіт/сек. &quot;BASE&quot; відноситься до концентратора (смуги) сигналів, що означає, що тільки сигнали Ethernet здійснюється в середовищі. TX, FX і Т4 відносяться до фізичного середовища, яке несе в собі сигнал.<br /> <br /> Швидкий адаптер Ethernet може бути логічно розділений на Media Access Controller (MAC), який займається питаннями більш високого рівня можливостей середовища та інтерфейс фізичного рівня (PHY). MAC може бути пов'язано з PHY за допомогою 4-бітного 25-МГц-го синхронного паралельного інтерфейсу, відомого як Media Independent Interface (MII) або 2бітного 50-МГц зменшеного варіанту Зменшеного Media Independent Interface (RMII). Повторювачі (концентратори) також допустимі і підключаються до декількох PHY для їх різних інтерфейсів.<br /> <br /> MII може (рідко) бути зовнішним зв'язком, але, як правило, є зв'язком між кількома ІС в мережевому адаптері або, навіть, в межах однієї мікросхеми. Специфікації, які написані, базуються на припущенні, що інтерфейс між MAC і PHY буде MII, але вони не вимагають цього.<br /> <br /> MII фіксує теоретичну максимальну швидкість передачі даних для всіх версій швидкого Ethernet до 100 Мбіт/с. Швидкість передачі даних, яка дійсно спостерігається в реальних мережах, менше теоретичного максимуму, у зв'язку з необхідним &quot;заголовком&quot; та &quot;причепом&quot; (біти адресації і виявлення помилок) на кожний кадр, випадковими &quot;втраченими кадрами&quot; у зв'язку з &quot;шумом&quot;, і часом очікування після кожного відправленого кадру для інших пристроїв в мережі, щоб закінчити передачу.<br /> <br /> =='''Технология''' ==<br /> <br /> В стандарте первых версий (Ethernet v1.0 и Ethernet v2.0) указано, что в качестве передающей среды используется коаксиальный кабель, в дальнейшем появилась возможность использовать витую пару и оптический кабель.<br /> <br /> Причинами перехода на витую пару были:<br /> <br /> возможность работы в дуплексном режиме; <br /> низкая стоимость кабеля «витой пары»; <br /> более высокая надёжность сетей при неисправности в кабеле; <br /> большая помехозащищенность при использовании дифференциального сигнала; <br /> возможность питания по кабелю маломощных узлов, например IP-телефонов (стандарт Power over Ethernet, POE); <br /> отсутствие гальванической связи (прохождения тока) между узлами сети. При использовании коаксиального кабеля в российских условиях, где, как правило, отсутствует заземление компьютеров, применение коаксиального кабеля часто сопровождалось пробоем сетевых карт, и иногда даже полным «выгоранием» системного блока. <br /> Причиной перехода на оптический кабель была необходимость увеличить длину сегмента без повторителей.<br /> <br /> Метод управления доступом (для сети на коаксиальном кабеле) — множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий (CSMA/CD, Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection), скорость передачи данных 10 Мбит/с, размер пакета от 72 до 1526 байт, описаны методы кодирования данных. Режим работы полудуплексный, то есть узел не может одновременно передавать и принимать информацию. Количество узлов в одном разделяемом сегменте сети ограничено предельным значением в 1024 рабочих станции (спецификации физического уровня могут устанавливать более жёсткие ограничения, например, к сегменту тонкого коаксиала может подключаться не более 30 рабочих станций, а к сегменту толстого коаксиала — не более 100). Однако сеть, построенная на одном разделяемом сегменте, становится неэффективной задолго до достижения предельного значения количества узлов, в основном по причине полудуплексного режима работы.<br /> <br /> В 1995 году принят стандарт IEEE 802.3u Fast Ethernet со скоростью 100 Мбит/с и появилась возможность работы в режиме полный дуплекс. В 1997 году был принят стандарт IEEE 802.3z Gigabit Ethernet со скоростью 1000 Мбит/с для передачи по оптоволокну и еще через два года для передачи по витой паре.<br /> <br /> <br /> =='''''Відмінності Fast Ethernet від Ethernet''''' ==<br /> <br /> Всі відмінності технології Fast Ethernet від Ethernet зосереджені на фізичному рівні (мал. 1). Рівні MAC і LLC у Fast Ethernet залишилися абсолютно тими ж, і їх описують колишні глави стандартів 802.3 і 802.2. Тому розглядаючи технологію Fast Ethernet, покажемо тільки кілька варіантів її фізичного рівня.<br /> <br /> [[Файл:11.JPG]]<br /> <br /> =='''''[[Фізичний рівень технології Fast Ethernet]]''''' ==<br /> <br /> Більш складна структура фізичного рівня технології Fast Ethernet викликана тим, що в ній використовуються три варіанти кабельних систем:<br /> <br /> *волоконно-оптичний багатомодовый кабель, використовуються два волокна; <br /> <br /> *кручена пари категорії 5, використовуються дві пари; <br /> <br /> *кручена пари категорії 3, використовуються чотири пари.<br /> <br /> Офіційний стандарт 802.3u встановив три різних специфікації для фізичного рівня Fast Ethernet і дав їм наступні назви : <br /> <br /> Фізичний рівень 100Base-FX - багатомодове оптоволокно, два волокна ;<br /> <br /> Фізичний рівень 100Base-TX - кручена пара UTP Cat 5 чи STP Type 1, дві пари ;<br /> <br /> Фізичний рівень 100Base-T4 - кручена пара UTP Cat 3, чотири пари.<br /> <br /> Для всіх трьох стандартів справедливі наступні твердження і характеристики. Формати кадрів технології Fast Ethernet не відрізняються від форматів кадрів технологій 10-мегабітного Ethernet. Міжкадровий інтервал (IPG) дорівнює 0,96 мкс, а бітовий інтервал дорівнює 10 нс. Усі тимчасові параметри алгоритму доступу (інтервал відстрочки, час передачі кадру мінімальної довжини і т.п.), вимірюються в бітових інтервалах, залишилися старими, тому зміни в розділи стандарту, що стосуються рівня MAC, не вносилися. Ознакою вільного стану середовища є передача по ньому символу Idle відповідного надлишкового коду (а не відсутність сигналів, як у стандартах Ethernet 10 Мбіт/с). <br /> <br /> Хоча Fast Ethernet і є продовженням стандарту Ethernet, перехід від мережі 10BaseT до 100BaseT не можна розглядати як механічну заміну устаткування - для цього можуть бути потрібно зміни в топології мережі.<br /> <br /> == '''ТРИ ВИДИ FAST ETHERNET''' ==<br /> <br /> Офіційний стандарт 802.3u встановив три різних специфікації для фізичного рівня Fast Ethernet і дав їм наступні назви (рис. 2): <br /> <br /> Фізичний рівень [[100Base-FX]] - багатомодове оптоволокно, два волокна<br /> <br /> Фізичний рівень [[100Base-TX]] - кручена пара UTP Cat 5 чи STP Type 1, дві пари<br /> <br /> Фізичний рівень [[100Base-T4]] - кручена пара UTP Cat 3, чотири пари<br /> <br /> [[Файл:Img002.jpg]]<br /> <br /> Рис. 2 - Структура фізичного рівня Fast Ethernet<br /> <br /> Для всіх трьох стандартів справедливі наступні твердження і характеристики.<br /> <br /> - Формати кадрів технології Fast Ethernet не відрізняються від форматів кадрів технологій 10-мегабитного Ethernet.<br /> <br /> - Міжкадровий інтервал (IPG) рівний 0,96 мкс, а бітовий інтервал рівний 10 нс. Всі тимчасові параметри алгоритму доступу (інтервал відстрочення, час передачі кадру мінімальної довжини і т. п.), зміряні в бітових інтервалах, залишилися колишніми, тому зміни в розділи стандарту, що стосуються рівня MAC, не вносилися.<br /> <br /> - Ознакою вільного стану середовища є передача по ній символу Idle відповідної надмірної коди (а не відсутність сигналів, як в стандартах Ethernet 10 Мбіт/с).<br /> <br /> Фізичний рівень включає три елементи:<br /> <br /> - рівень узгодження (reconciliation sublayer);<br /> <br /> - незалежний від середовища інтерфейс (Media Independent Interface, MII);<br /> <br /> - пристрій фізичного рівня (Physical layer device, PHY).<br /> <br /> Рівень узгодження потрібний для того, щоб рівень MAC, розрахований на інтерфейс AUI, зміг працювати з фізичним рівнем через інтерфейс MII.<br /> <br /> Пристрій фізичного рівня (PHY) полягає, у свою чергу, з декількох підрівнів (див. рис. 1):<br /> <br /> - підрівня логічного кодування даних, такого, що перетворює що поступають від рівня MAC байти в символи коди 4В/5В або 8В/6Т (обидві коди використовуються в технології Fast Ethernet);<br /> <br /> - підрівнів фізичного приєднання і підрівня залежності від фізичного середовища (PMD), які забезпечують формування сигналів відповідно до методу фізичного кодування, наприклад NRZI або MLT-3;<br /> <br /> - підрівня автопереговорів, який дозволяє двом взаємодіючим портам автоматично вибрати найбільш ефективний режим роботи, наприклад, напівдуплексний або повнодуплексний (цей підрівень є факультативним).<br /> <br /> Інтерфейс MII підтримує незалежний від фізичного середовища спосіб обміну даними між підрівнем MAC і підрівнем PHY. Цей інтерфейс аналогічний за призначенням інтерфейсу AUI класичного Ethernet за винятком того, що інтерфейс AUI розташовувався між підрівнем фізичного кодування сигналу (для будь-яких варіантів кабелю використовувався однаковий метод фізичного кодування - манчестерський код) і підрівнем фізичного приєднання до середовища, а інтерфейс Мii розташовується між підрівнем MAC і підрівнями кодування сигналу, яких в стандарті Fast Ethernet три, - FX, ТХ і Т4.<br /> <br /> Роз'їм Мii на відміну від роз'єму AUI має 40 контактів, максимальна довжина кабелю Мii складає один метр. Сигнали, передавані по інтерфейсу Мii, мають амплітуду 5 Ст.<br /> <br /> =='''''Фізичний рівень 100Base-FX - багатомодове оптоволокно, два волокна'''''==<br /> <br /> Ця специфікація визначає роботу протоколу Fast Ethernet по багатомодовому оптоволокну в напівдуплексному і повнодуплексному режимах. Як і в стандарті FDDI, кожен вузол з'єднується з мережею двома оптичними волокнами, що йдуть від приймача (Rx) і від передавача (Тх).<br /> <br /> Між специфікаціями 100Base-FX і 100Base-TX є багато загального, тому загальні для двох специфікацій властивості даватимуться під узагальненою назвою 100Base-FX/TX.<br /> <br /> Тоді як Ethernet із швидкістю передачі 10 Мбіт/с використовує манчестерське кодування для представлення даних при передачі по кабелю, в стандарті Fast Ethernet визначений інший метод кодування - 4В/5В. При цьому методі кожні 4 бита даних підрівня MAC (званих символами) представляються 5 бітами. Надмірний біт дозволяє застосувати потенційні коди при уявленні кожного з п'яти битий у вигляді електричних або оптичних імпульсів. Існування заборонених комбінацій символів дозволяє отбраковывать помилкові символи, що підвищує стійкість роботи мереж з 100Base-FX/TX.<br /> [[Файл:Img003.jpg]]<br /> <br /> Рис. 3 - Структура кадру Fast Ethernet<br /> <br /> Для відділення кадру Ethernet від символів Idle використовується комбінація символів Start Delimiter (пара символів J (11000) і До (10001) коди 4В/5В, а після завершення кадру перед першим символом Idle вставляється символ Т (рис. 3).<br /> <br /> Після перетворення 4-бітових порцій код MAC в 5-бітові порції фізичного рівня їх необхідно представити у вигляді оптичних або електричних сигналів в кабелі, що сполучає вузли мережі. Специфікації 100Base-FX і 100Base-TX використовують для цього різні методи фізичного кодування - NRZI і MLT-3 відповідно (як і в технології FDDI при роботі через оптоволокно і виту пару).<br /> <br /> <br /> =='''''Фізичний рівень 100Base-TX - вита пара UTP Cat 5 або STP Type 1, дві пари'''''==<br /> <br /> Як середовище передачі даних специфікація 100Base-TX використовує кабель UTP категорії 5 або кабель STP Type 1. Максимальна довжина кабелю в обох випадках -100 м.<br /> <br /> Основні відмінності від специфікації 100Base-FX - використання методу MLT-3 для передачі сигналів 5-бітових порцій коди 4В/5В по витій парі, а також наявність функції автопереговорів (Auto-negotiation) для вибору режиму роботи порту. Схема автопереговорів дозволяє двом сполученим фізично пристроям, які підтримують декілька стандартів фізичного рівня, що відрізняються бітовою швидкістю і кількістю витих пар, вибрати найбільш вигідний режим роботи. Зазвичай процедура автопереговорів відбувається при під'єднуванні мережевого адаптера, який може працювати на швидкостях 10 і 100 Мбіт/с, до концентратора або комутатора.<br /> <br /> Описана нижче схема Auto-negotiation сьогодні є стандартом технології 100Base-T. До цього виробники застосовували різні власні схеми автоматичного визначення швидкості роботи взаємодіючих портів, які не були сумісні. Прийняту як стандарт схему Auto-negotiation запропонувала спочатку компанія National Semiconductor під назвою NWay.<br /> <br /> Всього в даний час визначено 5 різних режимів роботи, які можуть підтримувати пристрої 100Base-TX або 100Base-T4 на витих парах:<br /> <br /> - 10Base-T - 2 пари категорії 3;<br /> <br /> - 10Base-T full-duplex - 2 пари категорії 3;<br /> <br /> - 100Base-TX - 2 пари категорії 5 (або Type 1A STP);<br /> <br /> - 100Base-T4 - 4 пари категорії 3;<br /> <br /> - 100Base-TX full-duplex - 2 пари категорії 5 (або Type 1A STP).<br /> <br /> Режим 10Base-T має найнижчий пріоритет при переговорному процесі, а повнодуплексний режим 100Base-TX - найвищий. Переговорний процес відбувається при включенні живлення пристрою, а також може бути ініційований у будь-який момент модулем управління пристрою<br /> <br /> Пристрій, що почав процес auto-negotiation, посилає своєму партнерові пачку спеціальних імпульсів Fast Link Pulse burst (FLP), в якому міститься 8-бітове слово, що кодує пропонований режим взаємодії, починаючи з найпріоритетнішого, підтримуваного даним вузлом.<br /> <br /> Якщо вузол-партнер підтримує функцію auto-negotuiation і також може підтримувати запропонований режим, він відповідає пачкою імпульсів FLP, в якій підтверджує даний режим, і на цьому переговори закінчуються. Якщо ж вузол-партнер може підтримувати менш пріоритетний режим, то він указує його відповідає, і цей режим вибирається як робочого. Таким чином, завжди вибирається найбільш пріоритетний загальний режим вузлів.<br /> <br /> Вузол, який підтримує тільки технологію 10Base-T, кожні 16 мс посилає манчестерські імпульси для перевірки цілісності лінії, що пов'язує його з сусіднім вузлом. Такий вузол не розуміє запит FLP, який робить йому вузол з функцією Auto-negotiation, і продовжує посилати свої імпульси. Вузол, що отримав у відповідь на запит FLP тільки імпульси перевірки цілісності лінії, розуміє, що його партнер може працювати тільки за стандартом 10Base-T, і встановлює цей режим роботи і для себе.<br /> <br /> =='''''Фізичний рівень 100Base-T4 - вита пара UTP Cat 3, чотири пари'''''==<br /> <br /> Специфікація 100Base-T4 була розроблена для того, щоб можна було використовувати для високошвидкісного Ethernet наявну проводку на витій парі категорії 3. Ця специфікація дозволяє підвищити загальну пропускну спроможність за рахунок одночасної передачі потоків битий по всіх 4 парам кабелю.<br /> <br /> Специфікація 100Base-T4 з'явилася пізніше за інші специфікації фізичного рівня Fast Ethernet. Розробники цієї технології в першу чергу хотіли створити фізичні специфікації, найбільш близькі до специфікацій 10Base-T і 10Base-F, які працювали на двох лініях передачі даних: двох парах або двох волокнах. Для реалізації роботи по двох витих парах довелося перейти на якісніший кабель категорії 5.<br /> <br /> В той же час розробники конкуруючої технології 100VG-AnyLAN спочатку зробили ставку на роботу по витій парі категорії 3; найголовніша перевага полягала не стільки у вартості, а в тому, що вона була вже прокладена в переважному числі будівель. Тому після випуску специфікацій 100Base-TX і 100Base-FX розробники технології Fast Ethernet реалізували свій варіант фізичного рівня для витої пари категорії 3.<br /> <br /> Замість кодування 4В/5В в цьому методі використовується кодування 8В/6Т, яке володіє вужчим спектром сигналу і при швидкості 33 Мбіт/с укладається в смугу 16 Мгц витої пари категорії 3 (при кодуванні 4В/5В спектр сигналу в цю смугу не укладається). Кожні 8 біт інформації рівня MAC кодуються 6-у трійковими цифрами (ternary symbols), тобто цифрами, що мають три стани. Кожна трійкова цифра має тривалість 40 нс. Група з 6-ти трійкових цифр потім передається на одну з трьох передавальних витих пар, незалежно і послідовно.<br /> <br /> Четверта пара завжди використовується для прослуховування частоти, що несе, в цілях виявлення колізії. Швидкість передачі даних по кожній з трьох передаю щих пару рівна 33,3 Мбіт/с, тому загальна швидкість протоколу 100Base-T4 складає 100 Мбіт/с. В той же час із-за прийнятого способу кодування швидкість зміни сигналу на кожній парі рівна всього 25 Мбод, що і дозволяє використовувати виту пару категорії 3.<br /> <br /> На рис. 4 показано з'єднання порту MDI мережевого адаптера 100Base-T4 з портом MDI-X концентратора (приставка Х говорить про те, що у цього роз'єму приєднання приймача і передавача міняються парами кабелю в порівнянні з роз'ємом мережевого адаптера, що дозволяє простіше сполучати пари проводів в кабелі - без перехрещення). Пара 1-2 завжди потрібний для передачі даних від порту MDI до порту MDI-X, пара 3-6 -для прийому даних портом MDI від порту MDI-X, а пари 4-5 і 7-8 є двонаправленими і використовуються як для прийому, так і для передачі, залежно від потреби.<br /> [[Файл:Img004.jpg]]<br /> <br /> Рис. 4 - З'єднання вузлів по специфікації 100Base-T4<br /> <br /> <br /> =='''''Правила побудови сегментів Fast Ethernet при використанні повторювачей класу I і класу II'''''==<br /> <br /> Технологія Fast Ethernet, як і всі некоаксіальні варіанти Ethernet розрахована на підключення кінцевих вузлів - комп'ютерів з відповідними мережевими адаптерами - до багатопортових концентраторів-повторителям або комутаторів.<br /> <br /> Правила коректної побудови сегментів мереж Fast Ethernet включають:<br /> <br /> - обмеження на максимальні довжини сегментів, сполучаючих DTE з DTE;<br /> <br /> - обмеження на максимальні довжини сегментів, сполучаючих DTE з портом повторителя;<br /> <br /> - обмеження на максимальний діаметр мережі;<br /> <br /> - обмеження на максимальне число повторителей і максимальну довжину сегменту, що сполучає повторители.<br /> <br /> =='''''БІГУН НА КОРОТКІ ДИСТАНЦІЇ'''''==<br /> <br /> Хоча Fast Ethernet і є продовженням стандарту Ethernet, перехід від мережі 10BaseT до 100BaseT не можна розглядати як механічну заміну устаткування - для цього можуть потрібно зміни в топології мережі. <br /> <br /> Теоретична межа діаметру сегменту мережі Fast Ethernet складає 250 метрів; це всього лише 10 відсотків теоретичної межі розміру мережі Ethernet (2500 метрів). Дане обмеження виникає з характеру протоколу CSMA/CD і швидкості передачі 100Мбит/с. <br /> Як вже наголошувалося раніше, передавальна дані робоча станція повинна прослуховувати мережу протягом часу, що дозволяє переконатися в тому, що дані досягли станції призначення. У мережі Ethernet з пропускною спроможністю 10 Мбіт/с (наприклад 10Base5) проміжок часу, необхідний робочій станції для прослуховування мережі на предмет конфлікту, визначається відстанню, яка 512-бітовий кадр (розмір кадру заданий в стандарті Ethernet) пройде за час обробки цього кадру на робочій станції. Для мережі Ethernet з пропускною спроможністю 10 Мбіт/с ця відстань рівно 2500 метрів (див. Мал. 1). <br /> <br /> З іншого боку, той же самий 512-бітовий кадр (стандарт 802.3u задає кадр того ж розміру, що і 802.3, тобто в 512 біт), передаваний робочою станцією в мережі Fast Ethernet, пройде всього 250 м, перш ніж робоча станція завершить його обробку (див. Мал. 2). Якби приймаюча станція була віддалена від передавальної станції на відстань понад 250 м, то кадр міг би вступити в конфлікт з іншим кадром на лінії де-небудь далі, а передавальна станція, завершивши передачу, вже не сприйняла б цей конфлікт. Тому максимальний діаметр мережі 100BaseT складає 250 метрів (див. Рис.3). <br /> <br /> Щоб використовувати допустиму дистанцію, буде потрібно два повторітеля для з'єднання всіх вузлів. Згідно стандарту, максимальна відстань між вузлом і повторітелем складає 100 метрів; у Fast Ethernet, як і в 10BaseT, відстань між концентратором і робочою станцією не повинна перевищувати 100метров. Оскільки сполучні пристрої (повторітелі) вносять додаткові затримки, реальна робоча відстань між вузлами може опинитися ще менше. Тому представляється розумним брати всі відстані з деяким запасом. <br /> Для роботи на великих відстанях доведеться придбати оптичний кабель. Наприклад, устаткування 100BaseFX в напівдуплексному режимі дозволяє з'єднати комутатор з іншим комутатором або кінцевою станцією, що знаходиться на відстані до 450 метрів один від одного. Встановивши повнодуплексний 100BaseFX, можна з'єднати два мережеві пристрої на відстані до двох кілометрів. <br /> <br /> =='''''ВИСНОВКИ'''''==<br /> <br /> Підсумовуючи все вищесказане, відмітимо, що, як нам здається, Fast Ethernet найбільш хороший для вирішення проблем високих пікових навантажень. Наприклад, якщо хтось з користувачів працює з САПР або програмами обробки зображень і потребує підвищення пропускної спроможності, то Fast Ethernet може виявитися хорошим виходом з положення. Проте якщо проблеми викликані надмірним числом користувачів в мережі, то 100BaseT починає гальмувати обмін інформацією при приблизно 50-процентному завантаженні сеті- іншими словами, на тому ж рівні, що і 10BaseT. Але врешті-решт, адже це не більше ніж розширення 10BaseT.<br /> <br /> <br /> [[category:Комп'ютерні мережі]]</div>

ENergyKos https://wiki.cusu.edu.ua/index.php/Fast_Ethernet 2012-09-17T05:13:47Z

<p>ENergyKos: </p> <hr /> <div>Fast Ethernet - специфікація IEЕЕ 802.3 u офіційно прийнята 26 жовтня 1995 року визначає стандарт протоколу канального рівня для мереж працюють при використанні як мідного, так і волоконно-оптичного кабелю зі швидкістю 100Мб / с. Нова специфікація є спадкоємицею стандарту Ethernet IEЕЕ 802.3, використовуючи такий же формат кадру, механізм доступу до середовища CSMA / CD і топологію зірка. Еволюція торкнулася декількох елементів конфігурації засобів фізичного рівня, що дозволило збільшити пропускну спроможність, включаючи типи застосовуваного кабелю, довжину сегментів і кількість концентраторів.<br /> <br /> <br /> == Історія ==<br /> Класичний 10-мегабитный Ethernet влаштовував більшість користувачів на протязі близько 15 років. Проте на початку 90-х років почала відчуватися його недостатня пропускна спроможність. Для комп'ютерів на процесорах Intel 80286 або 80386 з шинами ISA (8 Мбайт/с) або EISA (32 Мбайт/с) пропускна спроможність сегменту Ethernet складала 1/8 або 1/32 каналу «пам'ять-диск», і це добре узгоджувалося із співвідношенням об'ємів даних, що обробляються локально, і даних, передаваних по мережі. Для могутніших клієнтських станцій з шиною PCI (133 Мбайт/с) ця частка впала до 1/133, що було явно недостатньо. Тому багато сегментів 10-мегабитного Ethernet стали переобтяженими, реакція серверів в них значно впала, а частота виникнення колізій істотно зросла, ще більш знижуючи корисну пропускну спроможність.<br /> <br /> Назріла необхідність в розробці «нового» Ethernet, тобто технології, яка була б такою ж ефективною по співвідношенню ціна/якість при продуктивності 100 Мбіт/с. В результаті пошуків і досліджень фахівці розділилися на два табори, що врешті-решт привело до появи двох нових технологій - Fast Ethernet і 100VG-AnyLAN. Вони відрізняються ступенем спадкоємності з класичним Ethernet.<br /> <br /> У 1992 році група виробників мережевого устаткування, включаючи таких лідерів технології Ethernet, як SynOptics, 3Com і ряд інших, утворили некомерційне об'єднання Fast Ethernet Alliance для розробки стандарту нової технології, яка повинна була в максимально можливому ступені зберегти особливості технології Ethernet.<br /> <br /> Другий табір очолили компанії Hewlett-Packard і AT&amp;T, які запропонували скористатися слушною нагодою для усунення деяких відомих недоліків технології Ethernet. Через деякий час до цих компаній приєдналася компанія IBM, яка внесла свій внесок пропозицією забезпечити в новій технології деяку сумісність з мережами Token Ring.<br /> <br /> У комітеті 802 інститути IEEE в цей же час була сформована дослідницька група для вивчення технічного потенціалу нових високошвидкісних технологій. За період з кінця 1992 року і по кінець 1993 року група IEEE вивчила 100-мегабитные рішення, запропоновані різними виробниками. Разом з пропозиціями Fast Ethernet Alliance група розглянула також і високошвидкісну технологію, запропоновану компаніями Hewlett-Packard і AT&amp;T.<br /> <br /> В центрі дискусій була проблема збереження випадкового методу доступу CSMA/CD. Пропозиція Fast Ethernet Alliance зберігала цей метод і тим самим забезпечувала спадкоємність і узгодженість мереж 10 Мбіт/с і 100 Мбіт/с. Коаліція HP і AT&amp;T, яка мала підтримку значно меншого числа виробників в мережевій індустрії, чим Fast Ethernet Alliance, запропонувала абсолютно новий метод доступу, названий Demand Priority - пріоритетний доступ на вимогу. Він істотно міняв картину поведінки вузлів в мережі, тому не зміг вписатися в технологію Ethernet і стандарт 802.3, і для його стандартизації був організований новий комітет IEEE 802.12.<br /> <br /> Осінню 1995 року обидві технології стали стандартами IEEE. Комітет IEEE 802.3 прийняв специфікацію Fast Ethernet як стандарт 802.3и, який не є самостійним стандартом, а є доповненням до існуючого стандарту 802.3 у вигляді розділів з 21 по 30. Комітет 802.12 прийняв технологію 100VG-AnyLAN, яка використовує новий метод доступу Demand Priority і підтримує кадрів двох форматів - Ethernet і Token Ring.<br /> <br /> =='''Загальні вимоги до проектування'''==<br /> <br /> Fast Ethernet є розширенням існуючого стандарту Ethernet. Вона (технологія) працює за допомогою UTP-кабеля для передачі даних або опто-волоконного кабеля і використовує CSMA / CD в топології шини типу &quot;зірка&quot;, схожа на 10BASE-T, де всі кабелі кріпляться до концентратора. І це забезпечує сумісність з існуючими 10BASE-T системами і таким чином дозволяє plug-and-play (&quot;підключити і грати&quot;) оновлення з 10BASE-T. Fast Ethernet іноді називають 100BASE-X, де X є прототипом для FX і TX варіантів.<br /> <br /> &quot;100&quot; в позначенні типу носія відноситься до швидкості передачі 100 Мбіт/сек. &quot;BASE&quot; відноситься до концентратора (смуги) сигналів, що означає, що тільки сигнали Ethernet здійснюється в середовищі. TX, FX і Т4 відносяться до фізичного середовища, яке несе в собі сигнал.<br /> <br /> Швидкий адаптер Ethernet може бути логічно розділений на Media Access Controller (MAC), який займається питаннями більш високого рівня можливостей середовища та інтерфейс фізичного рівня (PHY). MAC може бути пов'язано з PHY за допомогою 4-бітного 25-МГц-го синхронного паралельного інтерфейсу, відомого як Media Independent Interface (MII) або 2бітного 50-МГц зменшеного варіанту Зменшеного Media Independent Interface (RMII). Повторювачі (концентратори) також допустимі і підключаються до декількох PHY для їх різних інтерфейсів.<br /> <br /> MII може (рідко) бути зовнішним зв'язком, але, як правило, є зв'язком між кількома ІС в мережевому адаптері або, навіть, в межах однієї мікросхеми. Специфікації, які написані, базуються на припущенні, що інтерфейс між MAC і PHY буде MII, але вони не вимагають цього.<br /> <br /> MII фіксує теоретичну максимальну швидкість передачі даних для всіх версій швидкого Ethernet до 100 Мбіт/с. Швидкість передачі даних, яка дійсно спостерігається в реальних мережах, менше теоретичного максимуму, у зв'язку з необхідним &quot;заголовком&quot; та &quot;причепом&quot; (біти адресації і виявлення помилок) на кожний кадр, випадковими &quot;втраченими кадрами&quot; у зв'язку з &quot;шумом&quot;, і часом очікування після кожного відправленого кадру для інших пристроїв в мережі, щоб закінчити передачу.<br /> <br /> =='''Технология''' ==<br /> <br /> В стандарте первых версий (Ethernet v1.0 и Ethernet v2.0) указано, что в качестве передающей среды используется коаксиальный кабель, в дальнейшем появилась возможность использовать витую пару и оптический кабель.<br /> <br /> Причинами перехода на витую пару были:<br /> <br /> возможность работы в дуплексном режиме; <br /> низкая стоимость кабеля «витой пары»; <br /> более высокая надёжность сетей при неисправности в кабеле; <br /> большая помехозащищенность при использовании дифференциального сигнала; <br /> возможность питания по кабелю маломощных узлов, например IP-телефонов (стандарт Power over Ethernet, POE); <br /> отсутствие гальванической связи (прохождения тока) между узлами сети. При использовании коаксиального кабеля в российских условиях, где, как правило, отсутствует заземление компьютеров, применение коаксиального кабеля часто сопровождалось пробоем сетевых карт, и иногда даже полным «выгоранием» системного блока. <br /> Причиной перехода на оптический кабель была необходимость увеличить длину сегмента без повторителей.<br /> <br /> Метод управления доступом (для сети на коаксиальном кабеле) — множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий (CSMA/CD, Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection), скорость передачи данных 10 Мбит/с, размер пакета от 72 до 1526 байт, описаны методы кодирования данных. Режим работы полудуплексный, то есть узел не может одновременно передавать и принимать информацию. Количество узлов в одном разделяемом сегменте сети ограничено предельным значением в 1024 рабочих станции (спецификации физического уровня могут устанавливать более жёсткие ограничения, например, к сегменту тонкого коаксиала может подключаться не более 30 рабочих станций, а к сегменту толстого коаксиала — не более 100). Однако сеть, построенная на одном разделяемом сегменте, становится неэффективной задолго до достижения предельного значения количества узлов, в основном по причине полудуплексного режима работы.<br /> <br /> В 1995 году принят стандарт IEEE 802.3u Fast Ethernet со скоростью 100 Мбит/с и появилась возможность работы в режиме полный дуплекс. В 1997 году был принят стандарт IEEE 802.3z Gigabit Ethernet со скоростью 1000 Мбит/с для передачи по оптоволокну и еще через два года для передачи по витой паре.<br /> <br /> <br /> =='''''Відмінності Fast Ethernet від Ethernet''''' ==<br /> <br /> Всі відмінності технології Fast Ethernet від Ethernet зосереджені на фізичному рівні (мал. 1). Рівні MAC і LLC у Fast Ethernet залишилися абсолютно тими ж, і їх описують колишні глави стандартів 802.3 і 802.2. Тому розглядаючи технологію Fast Ethernet, покажемо тільки кілька варіантів її фізичного рівня.<br /> <br /> [[Файл:11.JPG]]<br /> <br /> =='''''[[Фізичний рівень технології Fast Ethernet]]''''' ==<br /> <br /> Більш складна структура фізичного рівня технології Fast Ethernet викликана тим, що в ній використовуються три варіанти кабельних систем:<br /> <br /> *волоконно-оптичний багатомодовый кабель, використовуються два волокна; <br /> <br /> *кручена пари категорії 5, використовуються дві пари; <br /> <br /> *кручена пари категорії 3, використовуються чотири пари.<br /> <br /> Офіційний стандарт 802.3u встановив три різних специфікації для фізичного рівня Fast Ethernet і дав їм наступні назви : <br /> <br /> Фізичний рівень 100Base-FX - багатомодове оптоволокно, два волокна ;<br /> <br /> Фізичний рівень 100Base-TX - кручена пара UTP Cat 5 чи STP Type 1, дві пари ;<br /> <br /> Фізичний рівень 100Base-T4 - кручена пара UTP Cat 3, чотири пари.<br /> <br /> Для всіх трьох стандартів справедливі наступні твердження і характеристики. Формати кадрів технології Fast Ethernet не відрізняються від форматів кадрів технологій 10-мегабітного Ethernet. Міжкадровий інтервал (IPG) дорівнює 0,96 мкс, а бітовий інтервал дорівнює 10 нс. Усі тимчасові параметри алгоритму доступу (інтервал відстрочки, час передачі кадру мінімальної довжини і т.п.), вимірюються в бітових інтервалах, залишилися старими, тому зміни в розділи стандарту, що стосуються рівня MAC, не вносилися. Ознакою вільного стану середовища є передача по ньому символу Idle відповідного надлишкового коду (а не відсутність сигналів, як у стандартах Ethernet 10 Мбіт/с). <br /> <br /> Хоча Fast Ethernet і є продовженням стандарту Ethernet, перехід від мережі 10BaseT до 100BaseT не можна розглядати як механічну заміну устаткування - для цього можуть бути потрібно зміни в топології мережі.<br /> <br /> == '''ТРИ ВИДИ FAST ETHERNET''' ==<br /> <br /> Офіційний стандарт 802.3u встановив три різних специфікації для фізичного рівня Fast Ethernet і дав їм наступні назви (рис. 2): <br /> <br /> Фізичний рівень [[100Base-FX]] - багатомодове оптоволокно, два волокна<br /> <br /> Фізичний рівень [[100Base-TX]] - кручена пара UTP Cat 5 чи STP Type 1, дві пари<br /> <br /> Фізичний рівень [[100Base-T4]] - кручена пара UTP Cat 3, чотири пари<br /> <br /> [[Файл:Img002.jpg]]<br /> <br /> Рис. 2 - Структура фізичного рівня Fast Ethernet<br /> <br /> Для всіх трьох стандартів справедливі наступні твердження і характеристики.<br /> <br /> - Формати кадрів технології Fast Ethernet не відрізняються від форматів кадрів технологій 10-мегабитного Ethernet.<br /> <br /> - Міжкадровий інтервал (IPG) рівний 0,96 мкс, а бітовий інтервал рівний 10 нс. Всі тимчасові параметри алгоритму доступу (інтервал відстрочення, час передачі кадру мінімальної довжини і т. п.), зміряні в бітових інтервалах, залишилися колишніми, тому зміни в розділи стандарту, що стосуються рівня MAC, не вносилися.<br /> <br /> - Ознакою вільного стану середовища є передача по ній символу Idle відповідної надмірної коди (а не відсутність сигналів, як в стандартах Ethernet 10 Мбіт/с).<br /> <br /> Фізичний рівень включає три елементи:<br /> <br /> - рівень узгодження (reconciliation sublayer);<br /> <br /> - незалежний від середовища інтерфейс (Media Independent Interface, MII);<br /> <br /> - пристрій фізичного рівня (Physical layer device, PHY).<br /> <br /> Рівень узгодження потрібний для того, щоб рівень MAC, розрахований на інтерфейс AUI, зміг працювати з фізичним рівнем через інтерфейс MII.<br /> <br /> Пристрій фізичного рівня (PHY) полягає, у свою чергу, з декількох підрівнів (див. рис. 1):<br /> <br /> - підрівня логічного кодування даних, такого, що перетворює що поступають від рівня MAC байти в символи коди 4В/5В або 8В/6Т (обидві коди використовуються в технології Fast Ethernet);<br /> <br /> - підрівнів фізичного приєднання і підрівня залежності від фізичного середовища (PMD), які забезпечують формування сигналів відповідно до методу фізичного кодування, наприклад NRZI або MLT-3;<br /> <br /> - підрівня автопереговорів, який дозволяє двом взаємодіючим портам автоматично вибрати найбільш ефективний режим роботи, наприклад, напівдуплексний або повнодуплексний (цей підрівень є факультативним).<br /> <br /> Інтерфейс MII підтримує незалежний від фізичного середовища спосіб обміну даними між підрівнем MAC і підрівнем PHY. Цей інтерфейс аналогічний за призначенням інтерфейсу AUI класичного Ethernet за винятком того, що інтерфейс AUI розташовувався між підрівнем фізичного кодування сигналу (для будь-яких варіантів кабелю використовувався однаковий метод фізичного кодування - манчестерський код) і підрівнем фізичного приєднання до середовища, а інтерфейс Мii розташовується між підрівнем MAC і підрівнями кодування сигналу, яких в стандарті Fast Ethernet три, - FX, ТХ і Т4.<br /> <br /> Роз'їм Мii на відміну від роз'єму AUI має 40 контактів, максимальна довжина кабелю Мii складає один метр. Сигнали, передавані по інтерфейсу Мii, мають амплітуду 5 Ст.<br /> <br /> =='''''Фізичний рівень 100Base-FX - багатомодове оптоволокно, два волокна'''''==<br /> <br /> Ця специфікація визначає роботу протоколу Fast Ethernet по багатомодовому оптоволокну в напівдуплексному і повнодуплексному режимах. Як і в стандарті FDDI, кожен вузол з'єднується з мережею двома оптичними волокнами, що йдуть від приймача (Rx) і від передавача (Тх).<br /> <br /> Між специфікаціями 100Base-FX і 100Base-TX є багато загального, тому загальні для двох специфікацій властивості даватимуться під узагальненою назвою 100Base-FX/TX.<br /> <br /> Тоді як Ethernet із швидкістю передачі 10 Мбіт/с використовує манчестерське кодування для представлення даних при передачі по кабелю, в стандарті Fast Ethernet визначений інший метод кодування - 4В/5В. При цьому методі кожні 4 бита даних підрівня MAC (званих символами) представляються 5 бітами. Надмірний біт дозволяє застосувати потенційні коди при уявленні кожного з п'яти битий у вигляді електричних або оптичних імпульсів. Існування заборонених комбінацій символів дозволяє отбраковывать помилкові символи, що підвищує стійкість роботи мереж з 100Base-FX/TX.<br /> [[Файл:Img003.jpg]]<br /> <br /> Рис. 3 - Структура кадру Fast Ethernet<br /> <br /> Для відділення кадру Ethernet від символів Idle використовується комбінація символів Start Delimiter (пара символів J (11000) і До (10001) коди 4В/5В, а після завершення кадру перед першим символом Idle вставляється символ Т (рис. 3).<br /> <br /> Після перетворення 4-бітових порцій код MAC в 5-бітові порції фізичного рівня їх необхідно представити у вигляді оптичних або електричних сигналів в кабелі, що сполучає вузли мережі. Специфікації 100Base-FX і 100Base-TX використовують для цього різні методи фізичного кодування - NRZI і MLT-3 відповідно (як і в технології FDDI при роботі через оптоволокно і виту пару).<br /> <br /> <br /> =='''''Фізичний рівень 100Base-TX - вита пара UTP Cat 5 або STP Type 1, дві пари'''''==<br /> <br /> Як середовище передачі даних специфікація 100Base-TX використовує кабель UTP категорії 5 або кабель STP Type 1. Максимальна довжина кабелю в обох випадках -100 м.<br /> <br /> Основні відмінності від специфікації 100Base-FX - використання методу MLT-3 для передачі сигналів 5-бітових порцій коди 4В/5В по витій парі, а також наявність функції автопереговорів (Auto-negotiation) для вибору режиму роботи порту. Схема автопереговорів дозволяє двом сполученим фізично пристроям, які підтримують декілька стандартів фізичного рівня, що відрізняються бітовою швидкістю і кількістю витих пар, вибрати найбільш вигідний режим роботи. Зазвичай процедура автопереговорів відбувається при під'єднуванні мережевого адаптера, який може працювати на швидкостях 10 і 100 Мбіт/с, до концентратора або комутатора.<br /> <br /> Описана нижче схема Auto-negotiation сьогодні є стандартом технології 100Base-T. До цього виробники застосовували різні власні схеми автоматичного визначення швидкості роботи взаємодіючих портів, які не були сумісні. Прийняту як стандарт схему Auto-negotiation запропонувала спочатку компанія National Semiconductor під назвою NWay.<br /> <br /> Всього в даний час визначено 5 різних режимів роботи, які можуть підтримувати пристрої 100Base-TX або 100Base-T4 на витих парах:<br /> <br /> - 10Base-T - 2 пари категорії 3;<br /> <br /> - 10Base-T full-duplex - 2 пари категорії 3;<br /> <br /> - 100Base-TX - 2 пари категорії 5 (або Type 1A STP);<br /> <br /> - 100Base-T4 - 4 пари категорії 3;<br /> <br /> - 100Base-TX full-duplex - 2 пари категорії 5 (або Type 1A STP).<br /> <br /> Режим 10Base-T має найнижчий пріоритет при переговорному процесі, а повнодуплексний режим 100Base-TX - найвищий. Переговорний процес відбувається при включенні живлення пристрою, а також може бути ініційований у будь-який момент модулем управління пристрою<br /> <br /> Пристрій, що почав процес auto-negotiation, посилає своєму партнерові пачку спеціальних імпульсів Fast Link Pulse burst (FLP), в якому міститься 8-бітове слово, що кодує пропонований режим взаємодії, починаючи з найпріоритетнішого, підтримуваного даним вузлом.<br /> <br /> Якщо вузол-партнер підтримує функцію auto-negotuiation і також може підтримувати запропонований режим, він відповідає пачкою імпульсів FLP, в якій підтверджує даний режим, і на цьому переговори закінчуються. Якщо ж вузол-партнер може підтримувати менш пріоритетний режим, то він указує його відповідає, і цей режим вибирається як робочого. Таким чином, завжди вибирається найбільш пріоритетний загальний режим вузлів.<br /> <br /> Вузол, який підтримує тільки технологію 10Base-T, кожні 16 мс посилає манчестерські імпульси для перевірки цілісності лінії, що пов'язує його з сусіднім вузлом. Такий вузол не розуміє запит FLP, який робить йому вузол з функцією Auto-negotiation, і продовжує посилати свої імпульси. Вузол, що отримав у відповідь на запит FLP тільки імпульси перевірки цілісності лінії, розуміє, що його партнер може працювати тільки за стандартом 10Base-T, і встановлює цей режим роботи і для себе.<br /> <br /> =='''''Фізичний рівень 100Base-T4 - вита пара UTP Cat 3, чотири пари'''''==<br /> <br /> Специфікація 100Base-T4 була розроблена для того, щоб можна було використовувати для високошвидкісного Ethernet наявну проводку на витій парі категорії 3. Ця специфікація дозволяє підвищити загальну пропускну спроможність за рахунок одночасної передачі потоків битий по всіх 4 парам кабелю.<br /> <br /> Специфікація 100Base-T4 з'явилася пізніше за інші специфікації фізичного рівня Fast Ethernet. Розробники цієї технології в першу чергу хотіли створити фізичні специфікації, найбільш близькі до специфікацій 10Base-T і 10Base-F, які працювали на двох лініях передачі даних: двох парах або двох волокнах. Для реалізації роботи по двох витих парах довелося перейти на якісніший кабель категорії 5.<br /> <br /> В той же час розробники конкуруючої технології 100VG-AnyLAN спочатку зробили ставку на роботу по витій парі категорії 3; найголовніша перевага полягала не стільки у вартості, а в тому, що вона була вже прокладена в переважному числі будівель. Тому після випуску специфікацій 100Base-TX і 100Base-FX розробники технології Fast Ethernet реалізували свій варіант фізичного рівня для витої пари категорії 3.<br /> <br /> Замість кодування 4В/5В в цьому методі використовується кодування 8В/6Т, яке володіє вужчим спектром сигналу і при швидкості 33 Мбіт/с укладається в смугу 16 Мгц витої пари категорії 3 (при кодуванні 4В/5В спектр сигналу в цю смугу не укладається). Кожні 8 біт інформації рівня MAC кодуються 6-у трійковими цифрами (ternary symbols), тобто цифрами, що мають три стани. Кожна трійкова цифра має тривалість 40 нс. Група з 6-ти трійкових цифр потім передається на одну з трьох передавальних витих пар, незалежно і послідовно.<br /> <br /> Четверта пара завжди використовується для прослуховування частоти, що несе, в цілях виявлення колізії. Швидкість передачі даних по кожній з трьох передаю щих пару рівна 33,3 Мбіт/с, тому загальна швидкість протоколу 100Base-T4 складає 100 Мбіт/с. В той же час із-за прийнятого способу кодування швидкість зміни сигналу на кожній парі рівна всього 25 Мбод, що і дозволяє використовувати виту пару категорії 3.<br /> <br /> На рис. 4 показано з'єднання порту MDI мережевого адаптера 100Base-T4 з портом MDI-X концентратора (приставка Х говорить про те, що у цього роз'єму приєднання приймача і передавача міняються парами кабелю в порівнянні з роз'ємом мережевого адаптера, що дозволяє простіше сполучати пари проводів в кабелі - без перехрещення). Пара 1-2 завжди потрібний для передачі даних від порту MDI до порту MDI-X, пара 3-6 -для прийому даних портом MDI від порту MDI-X, а пари 4-5 і 7-8 є двонаправленими і використовуються як для прийому, так і для передачі, залежно від потреби.<br /> [[Файл:Img004.jpg]]<br /> <br /> Рис. 4 - З'єднання вузлів по специфікації 100Base-T4<br /> <br /> =='''''БІГУН НА КОРОТКІ ДИСТАНЦІЇ'''''==<br /> <br /> Хоча Fast Ethernet і є продовженням стандарту Ethernet, перехід від мережі 10BaseT до 100BaseT не можна розглядати як механічну заміну устаткування - для цього можуть потрібно зміни в топології мережі. <br /> <br /> Теоретична межа діаметру сегменту мережі Fast Ethernet складає 250 метрів; це всього лише 10 відсотків теоретичної межі розміру мережі Ethernet (2500 метрів). Дане обмеження виникає з характеру протоколу CSMA/CD і швидкості передачі 100Мбит/с. <br /> Як вже наголошувалося раніше, передавальна дані робоча станція повинна прослуховувати мережу протягом часу, що дозволяє переконатися в тому, що дані досягли станції призначення. У мережі Ethernet з пропускною спроможністю 10 Мбіт/с (наприклад 10Base5) проміжок часу, необхідний робочій станції для прослуховування мережі на предмет конфлікту, визначається відстанню, яка 512-бітовий кадр (розмір кадру заданий в стандарті Ethernet) пройде за час обробки цього кадру на робочій станції. Для мережі Ethernet з пропускною спроможністю 10 Мбіт/с ця відстань рівно 2500 метрів (див. Мал. 1). <br /> <br /> З іншого боку, той же самий 512-бітовий кадр (стандарт 802.3u задає кадр того ж розміру, що і 802.3, тобто в 512 біт), передаваний робочою станцією в мережі Fast Ethernet, пройде всього 250 м, перш ніж робоча станція завершить його обробку (див. Мал. 2). Якби приймаюча станція була віддалена від передавальної станції на відстань понад 250 м, то кадр міг би вступити в конфлікт з іншим кадром на лінії де-небудь далі, а передавальна станція, завершивши передачу, вже не сприйняла б цей конфлікт. Тому максимальний діаметр мережі 100BaseT складає 250 метрів (див. Рис.3). <br /> <br /> Щоб використовувати допустиму дистанцію, буде потрібно два повторітеля для з'єднання всіх вузлів. Згідно стандарту, максимальна відстань між вузлом і повторітелем складає 100 метрів; у Fast Ethernet, як і в 10BaseT, відстань між концентратором і робочою станцією не повинна перевищувати 100метров. Оскільки сполучні пристрої (повторітелі) вносять додаткові затримки, реальна робоча відстань між вузлами може опинитися ще менше. Тому представляється розумним брати всі відстані з деяким запасом. <br /> Для роботи на великих відстанях доведеться придбати оптичний кабель. Наприклад, устаткування 100BaseFX в напівдуплексному режимі дозволяє з'єднати комутатор з іншим комутатором або кінцевою станцією, що знаходиться на відстані до 450 метрів один від одного. Встановивши повнодуплексний 100BaseFX, можна з'єднати два мережеві пристрої на відстані до двох кілометрів. <br /> <br /> =='''''ВИСНОВКИ'''''==<br /> <br /> Підсумовуючи все вищесказане, відмітимо, що, як нам здається, Fast Ethernet найбільш хороший для вирішення проблем високих пікових навантажень. Наприклад, якщо хтось з користувачів працює з САПР або програмами обробки зображень і потребує підвищення пропускної спроможності, то Fast Ethernet може виявитися хорошим виходом з положення. Проте якщо проблеми викликані надмірним числом користувачів в мережі, то 100BaseT починає гальмувати обмін інформацією при приблизно 50-процентному завантаженні сеті- іншими словами, на тому ж рівні, що і 10BaseT. Але врешті-решт, адже це не більше ніж розширення 10BaseT.<br /> <br /> <br /> [[category:Комп'ютерні мережі]]</div>

ENergyKos https://wiki.cusu.edu.ua/index.php/Fast_Ethernet 2012-09-17T05:12:34Z

<p>ENergyKos: </p> <hr /> <div>Fast Ethernet - специфікація IEЕЕ 802.3 u офіційно прийнята 26 жовтня 1995 року визначає стандарт протоколу канального рівня для мереж працюють при використанні як мідного, так і волоконно-оптичного кабелю зі швидкістю 100Мб / с. Нова специфікація є спадкоємицею стандарту Ethernet IEЕЕ 802.3, використовуючи такий же формат кадру, механізм доступу до середовища CSMA / CD і топологію зірка. Еволюція торкнулася декількох елементів конфігурації засобів фізичного рівня, що дозволило збільшити пропускну спроможність, включаючи типи застосовуваного кабелю, довжину сегментів і кількість концентраторів.<br /> <br /> <br /> == Історія ==<br /> Класичний 10-мегабитный Ethernet влаштовував більшість користувачів на протязі близько 15 років. Проте на початку 90-х років почала відчуватися його недостатня пропускна спроможність. Для комп'ютерів на процесорах Intel 80286 або 80386 з шинами ISA (8 Мбайт/с) або EISA (32 Мбайт/с) пропускна спроможність сегменту Ethernet складала 1/8 або 1/32 каналу «пам'ять-диск», і це добре узгоджувалося із співвідношенням об'ємів даних, що обробляються локально, і даних, передаваних по мережі. Для могутніших клієнтських станцій з шиною PCI (133 Мбайт/с) ця частка впала до 1/133, що було явно недостатньо. Тому багато сегментів 10-мегабитного Ethernet стали переобтяженими, реакція серверів в них значно впала, а частота виникнення колізій істотно зросла, ще більш знижуючи корисну пропускну спроможність.<br /> <br /> Назріла необхідність в розробці «нового» Ethernet, тобто технології, яка була б такою ж ефективною по співвідношенню ціна/якість при продуктивності 100 Мбіт/с. В результаті пошуків і досліджень фахівці розділилися на два табори, що врешті-решт привело до появи двох нових технологій - Fast Ethernet і 100VG-AnyLAN. Вони відрізняються ступенем спадкоємності з класичним Ethernet.<br /> <br /> У 1992 році група виробників мережевого устаткування, включаючи таких лідерів технології Ethernet, як SynOptics, 3Com і ряд інших, утворили некомерційне об'єднання Fast Ethernet Alliance для розробки стандарту нової технології, яка повинна була в максимально можливому ступені зберегти особливості технології Ethernet.<br /> <br /> Другий табір очолили компанії Hewlett-Packard і AT&amp;T, які запропонували скористатися слушною нагодою для усунення деяких відомих недоліків технології Ethernet. Через деякий час до цих компаній приєдналася компанія IBM, яка внесла свій внесок пропозицією забезпечити в новій технології деяку сумісність з мережами Token Ring.<br /> <br /> У комітеті 802 інститути IEEE в цей же час була сформована дослідницька група для вивчення технічного потенціалу нових високошвидкісних технологій. За період з кінця 1992 року і по кінець 1993 року група IEEE вивчила 100-мегабитные рішення, запропоновані різними виробниками. Разом з пропозиціями Fast Ethernet Alliance група розглянула також і високошвидкісну технологію, запропоновану компаніями Hewlett-Packard і AT&amp;T.<br /> <br /> В центрі дискусій була проблема збереження випадкового методу доступу CSMA/CD. Пропозиція Fast Ethernet Alliance зберігала цей метод і тим самим забезпечувала спадкоємність і узгодженість мереж 10 Мбіт/с і 100 Мбіт/с. Коаліція HP і AT&amp;T, яка мала підтримку значно меншого числа виробників в мережевій індустрії, чим Fast Ethernet Alliance, запропонувала абсолютно новий метод доступу, названий Demand Priority - пріоритетний доступ на вимогу. Він істотно міняв картину поведінки вузлів в мережі, тому не зміг вписатися в технологію Ethernet і стандарт 802.3, і для його стандартизації був організований новий комітет IEEE 802.12.<br /> <br /> Осінню 1995 року обидві технології стали стандартами IEEE. Комітет IEEE 802.3 прийняв специфікацію Fast Ethernet як стандарт 802.3и, який не є самостійним стандартом, а є доповненням до існуючого стандарту 802.3 у вигляді розділів з 21 по 30. Комітет 802.12 прийняв технологію 100VG-AnyLAN, яка використовує новий метод доступу Demand Priority і підтримує кадрів двох форматів - Ethernet і Token Ring.<br /> <br /> =='''Загальні вимоги до проектування'''==<br /> <br /> Fast Ethernet є розширенням існуючого стандарту Ethernet. Вона (технологія) працює за допомогою UTP-кабеля для передачі даних або опто-волоконного кабеля і використовує CSMA / CD в топології шини типу &quot;зірка&quot;, схожа на 10BASE-T, де всі кабелі кріпляться до концентратора. І це забезпечує сумісність з існуючими 10BASE-T системами і таким чином дозволяє plug-and-play (&quot;підключити і грати&quot;) оновлення з 10BASE-T. Fast Ethernet іноді називають 100BASE-X, де X є прототипом для FX і TX варіантів.<br /> <br /> &quot;100&quot; в позначенні типу носія відноситься до швидкості передачі 100 Мбіт/сек. &quot;BASE&quot; відноситься до концентратора (смуги) сигналів, що означає, що тільки сигнали Ethernet здійснюється в середовищі. TX, FX і Т4 відносяться до фізичного середовища, яке несе в собі сигнал.<br /> <br /> Швидкий адаптер Ethernet може бути логічно розділений на Media Access Controller (MAC), який займається питаннями більш високого рівня можливостей середовища та інтерфейс фізичного рівня (PHY). MAC може бути пов'язано з PHY за допомогою 4-бітного 25-МГц-го синхронного паралельного інтерфейсу, відомого як Media Independent Interface (MII) або 2бітного 50-МГц зменшеного варіанту Зменшеного Media Independent Interface (RMII). Повторювачі (концентратори) також допустимі і підключаються до декількох PHY для їх різних інтерфейсів.<br /> <br /> MII може (рідко) бути зовнішним зв'язком, але, як правило, є зв'язком між кількома ІС в мережевому адаптері або, навіть, в межах однієї мікросхеми. Специфікації, які написані, базуються на припущенні, що інтерфейс між MAC і PHY буде MII, але вони не вимагають цього.<br /> <br /> MII фіксує теоретичну максимальну швидкість передачі даних для всіх версій швидкого Ethernet до 100 Мбіт/с. Швидкість передачі даних, яка дійсно спостерігається в реальних мережах, менше теоретичного максимуму, у зв'язку з необхідним &quot;заголовком&quot; та &quot;причепом&quot; (біти адресації і виявлення помилок) на кожний кадр, випадковими &quot;втраченими кадрами&quot; у зв'язку з &quot;шумом&quot;, і часом очікування після кожного відправленого кадру для інших пристроїв в мережі, щоб закінчити передачу.<br /> <br /> =='''Технология''' ==<br /> <br /> В стандарте первых версий (Ethernet v1.0 и Ethernet v2.0) указано, что в качестве передающей среды используется коаксиальный кабель, в дальнейшем появилась возможность использовать витую пару и оптический кабель.<br /> <br /> Причинами перехода на витую пару были:<br /> <br /> возможность работы в дуплексном режиме; <br /> низкая стоимость кабеля «витой пары»; <br /> более высокая надёжность сетей при неисправности в кабеле; <br /> большая помехозащищенность при использовании дифференциального сигнала; <br /> возможность питания по кабелю маломощных узлов, например IP-телефонов (стандарт Power over Ethernet, POE); <br /> отсутствие гальванической связи (прохождения тока) между узлами сети. При использовании коаксиального кабеля в российских условиях, где, как правило, отсутствует заземление компьютеров, применение коаксиального кабеля часто сопровождалось пробоем сетевых карт, и иногда даже полным «выгоранием» системного блока. <br /> Причиной перехода на оптический кабель была необходимость увеличить длину сегмента без повторителей.<br /> <br /> Метод управления доступом (для сети на коаксиальном кабеле) — множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий (CSMA/CD, Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection), скорость передачи данных 10 Мбит/с, размер пакета от 72 до 1526 байт, описаны методы кодирования данных. Режим работы полудуплексный, то есть узел не может одновременно передавать и принимать информацию. Количество узлов в одном разделяемом сегменте сети ограничено предельным значением в 1024 рабочих станции (спецификации физического уровня могут устанавливать более жёсткие ограничения, например, к сегменту тонкого коаксиала может подключаться не более 30 рабочих станций, а к сегменту толстого коаксиала — не более 100). Однако сеть, построенная на одном разделяемом сегменте, становится неэффективной задолго до достижения предельного значения количества узлов, в основном по причине полудуплексного режима работы.<br /> <br /> В 1995 году принят стандарт IEEE 802.3u Fast Ethernet со скоростью 100 Мбит/с и появилась возможность работы в режиме полный дуплекс. В 1997 году был принят стандарт IEEE 802.3z Gigabit Ethernet со скоростью 1000 Мбит/с для передачи по оптоволокну и еще через два года для передачи по витой паре.<br /> <br /> <br /> =='''''Відмінності Fast Ethernet від Ethernet''''' ==<br /> <br /> Всі відмінності технології Fast Ethernet від Ethernet зосереджені на фізичному рівні (мал. 1). Рівні MAC і LLC у Fast Ethernet залишилися абсолютно тими ж, і їх описують колишні глави стандартів 802.3 і 802.2. Тому розглядаючи технологію Fast Ethernet, покажемо тільки кілька варіантів її фізичного рівня.<br /> <br /> [[Файл:11.JPG]]<br /> <br /> =='''''[[Фізичний рівень технології Fast Ethernet]]''''' ==<br /> <br /> Більш складна структура фізичного рівня технології Fast Ethernet викликана тим, що в ній використовуються три варіанти кабельних систем:<br /> <br /> *волоконно-оптичний багатомодовый кабель, використовуються два волокна; <br /> <br /> *кручена пари категорії 5, використовуються дві пари; <br /> <br /> *кручена пари категорії 3, використовуються чотири пари.<br /> <br /> Офіційний стандарт 802.3u встановив три різних специфікації для фізичного рівня Fast Ethernet і дав їм наступні назви : <br /> <br /> Фізичний рівень 100Base-FX - багатомодове оптоволокно, два волокна ;<br /> <br /> Фізичний рівень 100Base-TX - кручена пара UTP Cat 5 чи STP Type 1, дві пари ;<br /> <br /> Фізичний рівень 100Base-T4 - кручена пара UTP Cat 3, чотири пари.<br /> <br /> Для всіх трьох стандартів справедливі наступні твердження і характеристики. Формати кадрів технології Fast Ethernet не відрізняються від форматів кадрів технологій 10-мегабітного Ethernet. Міжкадровий інтервал (IPG) дорівнює 0,96 мкс, а бітовий інтервал дорівнює 10 нс. Усі тимчасові параметри алгоритму доступу (інтервал відстрочки, час передачі кадру мінімальної довжини і т.п.), вимірюються в бітових інтервалах, залишилися старими, тому зміни в розділи стандарту, що стосуються рівня MAC, не вносилися. Ознакою вільного стану середовища є передача по ньому символу Idle відповідного надлишкового коду (а не відсутність сигналів, як у стандартах Ethernet 10 Мбіт/с). <br /> <br /> Хоча Fast Ethernet і є продовженням стандарту Ethernet, перехід від мережі 10BaseT до 100BaseT не можна розглядати як механічну заміну устаткування - для цього можуть бути потрібно зміни в топології мережі.<br /> <br /> == '''ТРИ ВИДИ FAST ETHERNET''' ==<br /> <br /> Офіційний стандарт 802.3u встановив три різних специфікації для фізичного рівня Fast Ethernet і дав їм наступні назви (рис. 2): <br /> <br /> Фізичний рівень [[100Base-FX]] - багатомодове оптоволокно, два волокна<br /> <br /> Фізичний рівень [[100Base-TX]] - кручена пара UTP Cat 5 чи STP Type 1, дві пари<br /> <br /> Фізичний рівень [[100Base-T4]] - кручена пара UTP Cat 3, чотири пари<br /> <br /> [[Файл:Img002.jpg]]<br /> <br /> Рис. 2 - Структура фізичного рівня Fast Ethernet<br /> <br /> Для всіх трьох стандартів справедливі наступні твердження і характеристики.<br /> <br /> - Формати кадрів технології Fast Ethernet не відрізняються від форматів кадрів технологій 10-мегабитного Ethernet.<br /> <br /> - Міжкадровий інтервал (IPG) рівний 0,96 мкс, а бітовий інтервал рівний 10 нс. Всі тимчасові параметри алгоритму доступу (інтервал відстрочення, час передачі кадру мінімальної довжини і т. п.), зміряні в бітових інтервалах, залишилися колишніми, тому зміни в розділи стандарту, що стосуються рівня MAC, не вносилися.<br /> <br /> - Ознакою вільного стану середовища є передача по ній символу Idle відповідної надмірної коди (а не відсутність сигналів, як в стандартах Ethernet 10 Мбіт/с).<br /> <br /> Фізичний рівень включає три елементи:<br /> <br /> - рівень узгодження (reconciliation sublayer);<br /> <br /> - незалежний від середовища інтерфейс (Media Independent Interface, MII);<br /> <br /> - пристрій фізичного рівня (Physical layer device, PHY).<br /> <br /> Рівень узгодження потрібний для того, щоб рівень MAC, розрахований на інтерфейс AUI, зміг працювати з фізичним рівнем через інтерфейс MII.<br /> <br /> Пристрій фізичного рівня (PHY) полягає, у свою чергу, з декількох підрівнів (див. рис. 1):<br /> <br /> - підрівня логічного кодування даних, такого, що перетворює що поступають від рівня MAC байти в символи коди 4В/5В або 8В/6Т (обидві коди використовуються в технології Fast Ethernet);<br /> <br /> - підрівнів фізичного приєднання і підрівня залежності від фізичного середовища (PMD), які забезпечують формування сигналів відповідно до методу фізичного кодування, наприклад NRZI або MLT-3;<br /> <br /> - підрівня автопереговорів, який дозволяє двом взаємодіючим портам автоматично вибрати найбільш ефективний режим роботи, наприклад, напівдуплексний або повнодуплексний (цей підрівень є факультативним).<br /> <br /> Інтерфейс MII підтримує незалежний від фізичного середовища спосіб обміну даними між підрівнем MAC і підрівнем PHY. Цей інтерфейс аналогічний за призначенням інтерфейсу AUI класичного Ethernet за винятком того, що інтерфейс AUI розташовувався між підрівнем фізичного кодування сигналу (для будь-яких варіантів кабелю використовувався однаковий метод фізичного кодування - манчестерський код) і підрівнем фізичного приєднання до середовища, а інтерфейс Мii розташовується між підрівнем MAC і підрівнями кодування сигналу, яких в стандарті Fast Ethernet три, - FX, ТХ і Т4.<br /> <br /> Роз'їм Мii на відміну від роз'єму AUI має 40 контактів, максимальна довжина кабелю Мii складає один метр. Сигнали, передавані по інтерфейсу Мii, мають амплітуду 5 Ст.<br /> <br /> =='''''Фізичний рівень 100Base-FX - багатомодове оптоволокно, два волокна'''''==<br /> <br /> Ця специфікація визначає роботу протоколу Fast Ethernet по багатомодовому оптоволокну в напівдуплексному і повнодуплексному режимах. Як і в стандарті FDDI, кожен вузол з'єднується з мережею двома оптичними волокнами, що йдуть від приймача (Rx) і від передавача (Тх).<br /> <br /> Між специфікаціями 100Base-FX і 100Base-TX є багато загального, тому загальні для двох специфікацій властивості даватимуться під узагальненою назвою 100Base-FX/TX.<br /> <br /> Тоді як Ethernet із швидкістю передачі 10 Мбіт/с використовує манчестерське кодування для представлення даних при передачі по кабелю, в стандарті Fast Ethernet визначений інший метод кодування - 4В/5В. При цьому методі кожні 4 бита даних підрівня MAC (званих символами) представляються 5 бітами. Надмірний біт дозволяє застосувати потенційні коди при уявленні кожного з п'яти битий у вигляді електричних або оптичних імпульсів. Існування заборонених комбінацій символів дозволяє отбраковывать помилкові символи, що підвищує стійкість роботи мереж з 100Base-FX/TX.<br /> [[Файл:Img003.jpg]]<br /> <br /> Рис. 3 - Структура кадру Fast Ethernet<br /> <br /> Для відділення кадру Ethernet від символів Idle використовується комбінація символів Start Delimiter (пара символів J (11000) і До (10001) коди 4В/5В, а після завершення кадру перед першим символом Idle вставляється символ Т (рис. 3).<br /> <br /> Після перетворення 4-бітових порцій код MAC в 5-бітові порції фізичного рівня їх необхідно представити у вигляді оптичних або електричних сигналів в кабелі, що сполучає вузли мережі. Специфікації 100Base-FX і 100Base-TX використовують для цього різні методи фізичного кодування - NRZI і MLT-3 відповідно (як і в технології FDDI при роботі через оптоволокно і виту пару).<br /> <br /> <br /> =='''''Фізичний рівень 100Base-TX - вита пара UTP Cat 5 або STP Type 1, дві пари'''''==<br /> <br /> Як середовище передачі даних специфікація 100Base-TX використовує кабель UTP категорії 5 або кабель STP Type 1. Максимальна довжина кабелю в обох випадках -100 м.<br /> <br /> Основні відмінності від специфікації 100Base-FX - використання методу MLT-3 для передачі сигналів 5-бітових порцій коди 4В/5В по витій парі, а також наявність функції автопереговорів (Auto-negotiation) для вибору режиму роботи порту. Схема автопереговорів дозволяє двом сполученим фізично пристроям, які підтримують декілька стандартів фізичного рівня, що відрізняються бітовою швидкістю і кількістю витих пар, вибрати найбільш вигідний режим роботи. Зазвичай процедура автопереговорів відбувається при під'єднуванні мережевого адаптера, який може працювати на швидкостях 10 і 100 Мбіт/с, до концентратора або комутатора.<br /> <br /> Описана нижче схема Auto-negotiation сьогодні є стандартом технології 100Base-T. До цього виробники застосовували різні власні схеми автоматичного визначення швидкості роботи взаємодіючих портів, які не були сумісні. Прийняту як стандарт схему Auto-negotiation запропонувала спочатку компанія National Semiconductor під назвою NWay.<br /> <br /> Всього в даний час визначено 5 різних режимів роботи, які можуть підтримувати пристрої 100Base-TX або 100Base-T4 на витих парах:<br /> <br /> - 10Base-T - 2 пари категорії 3;<br /> <br /> - 10Base-T full-duplex - 2 пари категорії 3;<br /> <br /> - 100Base-TX - 2 пари категорії 5 (або Type 1A STP);<br /> <br /> - 100Base-T4 - 4 пари категорії 3;<br /> <br /> - 100Base-TX full-duplex - 2 пари категорії 5 (або Type 1A STP).<br /> <br /> Режим 10Base-T має найнижчий пріоритет при переговорному процесі, а повнодуплексний режим 100Base-TX - найвищий. Переговорний процес відбувається при включенні живлення пристрою, а також може бути ініційований у будь-який момент модулем управління пристрою<br /> <br /> Пристрій, що почав процес auto-negotiation, посилає своєму партнерові пачку спеціальних імпульсів Fast Link Pulse burst (FLP), в якому міститься 8-бітове слово, що кодує пропонований режим взаємодії, починаючи з найпріоритетнішого, підтримуваного даним вузлом.<br /> <br /> Якщо вузол-партнер підтримує функцію auto-negotuiation і також може підтримувати запропонований режим, він відповідає пачкою імпульсів FLP, в якій підтверджує даний режим, і на цьому переговори закінчуються. Якщо ж вузол-партнер може підтримувати менш пріоритетний режим, то він указує його відповідає, і цей режим вибирається як робочого. Таким чином, завжди вибирається найбільш пріоритетний загальний режим вузлів.<br /> <br /> Вузол, який підтримує тільки технологію 10Base-T, кожні 16 мс посилає манчестерські імпульси для перевірки цілісності лінії, що пов'язує його з сусіднім вузлом. Такий вузол не розуміє запит FLP, який робить йому вузол з функцією Auto-negotiation, і продовжує посилати свої імпульси. Вузол, що отримав у відповідь на запит FLP тільки імпульси перевірки цілісності лінії, розуміє, що його партнер може працювати тільки за стандартом 10Base-T, і встановлює цей режим роботи і для себе.<br /> <br /> =='''''БІГУН НА КОРОТКІ ДИСТАНЦІЇ'''''==<br /> <br /> Хоча Fast Ethernet і є продовженням стандарту Ethernet, перехід від мережі 10BaseT до 100BaseT не можна розглядати як механічну заміну устаткування - для цього можуть потрібно зміни в топології мережі. <br /> <br /> Теоретична межа діаметру сегменту мережі Fast Ethernet складає 250 метрів; це всього лише 10 відсотків теоретичної межі розміру мережі Ethernet (2500 метрів). Дане обмеження виникає з характеру протоколу CSMA/CD і швидкості передачі 100Мбит/с. <br /> Як вже наголошувалося раніше, передавальна дані робоча станція повинна прослуховувати мережу протягом часу, що дозволяє переконатися в тому, що дані досягли станції призначення. У мережі Ethernet з пропускною спроможністю 10 Мбіт/с (наприклад 10Base5) проміжок часу, необхідний робочій станції для прослуховування мережі на предмет конфлікту, визначається відстанню, яка 512-бітовий кадр (розмір кадру заданий в стандарті Ethernet) пройде за час обробки цього кадру на робочій станції. Для мережі Ethernet з пропускною спроможністю 10 Мбіт/с ця відстань рівно 2500 метрів (див. Мал. 1). <br /> <br /> З іншого боку, той же самий 512-бітовий кадр (стандарт 802.3u задає кадр того ж розміру, що і 802.3, тобто в 512 біт), передаваний робочою станцією в мережі Fast Ethernet, пройде всього 250 м, перш ніж робоча станція завершить його обробку (див. Мал. 2). Якби приймаюча станція була віддалена від передавальної станції на відстань понад 250 м, то кадр міг би вступити в конфлікт з іншим кадром на лінії де-небудь далі, а передавальна станція, завершивши передачу, вже не сприйняла б цей конфлікт. Тому максимальний діаметр мережі 100BaseT складає 250 метрів (див. Рис.3). <br /> <br /> Щоб використовувати допустиму дистанцію, буде потрібно два повторітеля для з'єднання всіх вузлів. Згідно стандарту, максимальна відстань між вузлом і повторітелем складає 100 метрів; у Fast Ethernet, як і в 10BaseT, відстань між концентратором і робочою станцією не повинна перевищувати 100метров. Оскільки сполучні пристрої (повторітелі) вносять додаткові затримки, реальна робоча відстань між вузлами може опинитися ще менше. Тому представляється розумним брати всі відстані з деяким запасом. <br /> Для роботи на великих відстанях доведеться придбати оптичний кабель. Наприклад, устаткування 100BaseFX в напівдуплексному режимі дозволяє з'єднати комутатор з іншим комутатором або кінцевою станцією, що знаходиться на відстані до 450 метрів один від одного. Встановивши повнодуплексний 100BaseFX, можна з'єднати два мережеві пристрої на відстані до двох кілометрів. <br /> <br /> =='''''ВИСНОВКИ'''''==<br /> <br /> Підсумовуючи все вищесказане, відмітимо, що, як нам здається, Fast Ethernet найбільш хороший для вирішення проблем високих пікових навантажень. Наприклад, якщо хтось з користувачів працює з САПР або програмами обробки зображень і потребує підвищення пропускної спроможності, то Fast Ethernet може виявитися хорошим виходом з положення. Проте якщо проблеми викликані надмірним числом користувачів в мережі, то 100BaseT починає гальмувати обмін інформацією при приблизно 50-процентному завантаженні сеті- іншими словами, на тому ж рівні, що і 10BaseT. Але врешті-решт, адже це не більше ніж розширення 10BaseT.<br /> <br /> <br /> [[category:Комп'ютерні мережі]]</div>

ENergyKos https://wiki.cusu.edu.ua/index.php/Fast_Ethernet 2012-09-17T05:11:52Z

<p>ENergyKos: /* Фізичний рівень 100Base-FX - багатомодове оптоволокно, два волокна */</p> <hr /> <div>Fast Ethernet - специфікація IEЕЕ 802.3 u офіційно прийнята 26 жовтня 1995 року визначає стандарт протоколу канального рівня для мереж працюють при використанні як мідного, так і волоконно-оптичного кабелю зі швидкістю 100Мб / с. Нова специфікація є спадкоємицею стандарту Ethernet IEЕЕ 802.3, використовуючи такий же формат кадру, механізм доступу до середовища CSMA / CD і топологію зірка. Еволюція торкнулася декількох елементів конфігурації засобів фізичного рівня, що дозволило збільшити пропускну спроможність, включаючи типи застосовуваного кабелю, довжину сегментів і кількість концентраторів.<br /> <br /> <br /> == Історія ==<br /> Класичний 10-мегабитный Ethernet влаштовував більшість користувачів на протязі близько 15 років. Проте на початку 90-х років почала відчуватися його недостатня пропускна спроможність. Для комп'ютерів на процесорах Intel 80286 або 80386 з шинами ISA (8 Мбайт/с) або EISA (32 Мбайт/с) пропускна спроможність сегменту Ethernet складала 1/8 або 1/32 каналу «пам'ять-диск», і це добре узгоджувалося із співвідношенням об'ємів даних, що обробляються локально, і даних, передаваних по мережі. Для могутніших клієнтських станцій з шиною PCI (133 Мбайт/с) ця частка впала до 1/133, що було явно недостатньо. Тому багато сегментів 10-мегабитного Ethernet стали переобтяженими, реакція серверів в них значно впала, а частота виникнення колізій істотно зросла, ще більш знижуючи корисну пропускну спроможність.<br /> <br /> Назріла необхідність в розробці «нового» Ethernet, тобто технології, яка була б такою ж ефективною по співвідношенню ціна/якість при продуктивності 100 Мбіт/с. В результаті пошуків і досліджень фахівці розділилися на два табори, що врешті-решт привело до появи двох нових технологій - Fast Ethernet і 100VG-AnyLAN. Вони відрізняються ступенем спадкоємності з класичним Ethernet.<br /> <br /> У 1992 році група виробників мережевого устаткування, включаючи таких лідерів технології Ethernet, як SynOptics, 3Com і ряд інших, утворили некомерційне об'єднання Fast Ethernet Alliance для розробки стандарту нової технології, яка повинна була в максимально можливому ступені зберегти особливості технології Ethernet.<br /> <br /> Другий табір очолили компанії Hewlett-Packard і AT&amp;T, які запропонували скористатися слушною нагодою для усунення деяких відомих недоліків технології Ethernet. Через деякий час до цих компаній приєдналася компанія IBM, яка внесла свій внесок пропозицією забезпечити в новій технології деяку сумісність з мережами Token Ring.<br /> <br /> У комітеті 802 інститути IEEE в цей же час була сформована дослідницька група для вивчення технічного потенціалу нових високошвидкісних технологій. За період з кінця 1992 року і по кінець 1993 року група IEEE вивчила 100-мегабитные рішення, запропоновані різними виробниками. Разом з пропозиціями Fast Ethernet Alliance група розглянула також і високошвидкісну технологію, запропоновану компаніями Hewlett-Packard і AT&amp;T.<br /> <br /> В центрі дискусій була проблема збереження випадкового методу доступу CSMA/CD. Пропозиція Fast Ethernet Alliance зберігала цей метод і тим самим забезпечувала спадкоємність і узгодженість мереж 10 Мбіт/с і 100 Мбіт/с. Коаліція HP і AT&amp;T, яка мала підтримку значно меншого числа виробників в мережевій індустрії, чим Fast Ethernet Alliance, запропонувала абсолютно новий метод доступу, названий Demand Priority - пріоритетний доступ на вимогу. Він істотно міняв картину поведінки вузлів в мережі, тому не зміг вписатися в технологію Ethernet і стандарт 802.3, і для його стандартизації був організований новий комітет IEEE 802.12.<br /> <br /> Осінню 1995 року обидві технології стали стандартами IEEE. Комітет IEEE 802.3 прийняв специфікацію Fast Ethernet як стандарт 802.3и, який не є самостійним стандартом, а є доповненням до існуючого стандарту 802.3 у вигляді розділів з 21 по 30. Комітет 802.12 прийняв технологію 100VG-AnyLAN, яка використовує новий метод доступу Demand Priority і підтримує кадрів двох форматів - Ethernet і Token Ring.<br /> <br /> =='''Технология''' ==<br /> <br /> В стандарте первых версий (Ethernet v1.0 и Ethernet v2.0) указано, что в качестве передающей среды используется коаксиальный кабель, в дальнейшем появилась возможность использовать витую пару и оптический кабель.<br /> <br /> Причинами перехода на витую пару были:<br /> <br /> возможность работы в дуплексном режиме; <br /> низкая стоимость кабеля «витой пары»; <br /> более высокая надёжность сетей при неисправности в кабеле; <br /> большая помехозащищенность при использовании дифференциального сигнала; <br /> возможность питания по кабелю маломощных узлов, например IP-телефонов (стандарт Power over Ethernet, POE); <br /> отсутствие гальванической связи (прохождения тока) между узлами сети. При использовании коаксиального кабеля в российских условиях, где, как правило, отсутствует заземление компьютеров, применение коаксиального кабеля часто сопровождалось пробоем сетевых карт, и иногда даже полным «выгоранием» системного блока. <br /> Причиной перехода на оптический кабель была необходимость увеличить длину сегмента без повторителей.<br /> <br /> Метод управления доступом (для сети на коаксиальном кабеле) — множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий (CSMA/CD, Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection), скорость передачи данных 10 Мбит/с, размер пакета от 72 до 1526 байт, описаны методы кодирования данных. Режим работы полудуплексный, то есть узел не может одновременно передавать и принимать информацию. Количество узлов в одном разделяемом сегменте сети ограничено предельным значением в 1024 рабочих станции (спецификации физического уровня могут устанавливать более жёсткие ограничения, например, к сегменту тонкого коаксиала может подключаться не более 30 рабочих станций, а к сегменту толстого коаксиала — не более 100). Однако сеть, построенная на одном разделяемом сегменте, становится неэффективной задолго до достижения предельного значения количества узлов, в основном по причине полудуплексного режима работы.<br /> <br /> В 1995 году принят стандарт IEEE 802.3u Fast Ethernet со скоростью 100 Мбит/с и появилась возможность работы в режиме полный дуплекс. В 1997 году был принят стандарт IEEE 802.3z Gigabit Ethernet со скоростью 1000 Мбит/с для передачи по оптоволокну и еще через два года для передачи по витой паре.<br /> <br /> <br /> =='''''Відмінності Fast Ethernet від Ethernet''''' ==<br /> <br /> Всі відмінності технології Fast Ethernet від Ethernet зосереджені на фізичному рівні (мал. 1). Рівні MAC і LLC у Fast Ethernet залишилися абсолютно тими ж, і їх описують колишні глави стандартів 802.3 і 802.2. Тому розглядаючи технологію Fast Ethernet, покажемо тільки кілька варіантів її фізичного рівня.<br /> <br /> [[Файл:11.JPG]]<br /> <br /> =='''''[[Фізичний рівень технології Fast Ethernet]]''''' ==<br /> <br /> Більш складна структура фізичного рівня технології Fast Ethernet викликана тим, що в ній використовуються три варіанти кабельних систем:<br /> <br /> *волоконно-оптичний багатомодовый кабель, використовуються два волокна; <br /> <br /> *кручена пари категорії 5, використовуються дві пари; <br /> <br /> *кручена пари категорії 3, використовуються чотири пари.<br /> <br /> Офіційний стандарт 802.3u встановив три різних специфікації для фізичного рівня Fast Ethernet і дав їм наступні назви : <br /> <br /> Фізичний рівень 100Base-FX - багатомодове оптоволокно, два волокна ;<br /> <br /> Фізичний рівень 100Base-TX - кручена пара UTP Cat 5 чи STP Type 1, дві пари ;<br /> <br /> Фізичний рівень 100Base-T4 - кручена пара UTP Cat 3, чотири пари.<br /> <br /> Для всіх трьох стандартів справедливі наступні твердження і характеристики. Формати кадрів технології Fast Ethernet не відрізняються від форматів кадрів технологій 10-мегабітного Ethernet. Міжкадровий інтервал (IPG) дорівнює 0,96 мкс, а бітовий інтервал дорівнює 10 нс. Усі тимчасові параметри алгоритму доступу (інтервал відстрочки, час передачі кадру мінімальної довжини і т.п.), вимірюються в бітових інтервалах, залишилися старими, тому зміни в розділи стандарту, що стосуються рівня MAC, не вносилися. Ознакою вільного стану середовища є передача по ньому символу Idle відповідного надлишкового коду (а не відсутність сигналів, як у стандартах Ethernet 10 Мбіт/с). <br /> <br /> Хоча Fast Ethernet і є продовженням стандарту Ethernet, перехід від мережі 10BaseT до 100BaseT не можна розглядати як механічну заміну устаткування - для цього можуть бути потрібно зміни в топології мережі.<br /> <br /> == '''ТРИ ВИДИ FAST ETHERNET''' ==<br /> <br /> Офіційний стандарт 802.3u встановив три різних специфікації для фізичного рівня Fast Ethernet і дав їм наступні назви (рис. 2): <br /> <br /> Фізичний рівень [[100Base-FX]] - багатомодове оптоволокно, два волокна<br /> <br /> Фізичний рівень [[100Base-TX]] - кручена пара UTP Cat 5 чи STP Type 1, дві пари<br /> <br /> Фізичний рівень [[100Base-T4]] - кручена пара UTP Cat 3, чотири пари<br /> <br /> [[Файл:Img002.jpg]]<br /> <br /> Рис. 2 - Структура фізичного рівня Fast Ethernet<br /> <br /> Для всіх трьох стандартів справедливі наступні твердження і характеристики.<br /> <br /> - Формати кадрів технології Fast Ethernet не відрізняються від форматів кадрів технологій 10-мегабитного Ethernet.<br /> <br /> - Міжкадровий інтервал (IPG) рівний 0,96 мкс, а бітовий інтервал рівний 10 нс. Всі тимчасові параметри алгоритму доступу (інтервал відстрочення, час передачі кадру мінімальної довжини і т. п.), зміряні в бітових інтервалах, залишилися колишніми, тому зміни в розділи стандарту, що стосуються рівня MAC, не вносилися.<br /> <br /> - Ознакою вільного стану середовища є передача по ній символу Idle відповідної надмірної коди (а не відсутність сигналів, як в стандартах Ethernet 10 Мбіт/с).<br /> <br /> Фізичний рівень включає три елементи:<br /> <br /> - рівень узгодження (reconciliation sublayer);<br /> <br /> - незалежний від середовища інтерфейс (Media Independent Interface, MII);<br /> <br /> - пристрій фізичного рівня (Physical layer device, PHY).<br /> <br /> Рівень узгодження потрібний для того, щоб рівень MAC, розрахований на інтерфейс AUI, зміг працювати з фізичним рівнем через інтерфейс MII.<br /> <br /> Пристрій фізичного рівня (PHY) полягає, у свою чергу, з декількох підрівнів (див. рис. 1):<br /> <br /> - підрівня логічного кодування даних, такого, що перетворює що поступають від рівня MAC байти в символи коди 4В/5В або 8В/6Т (обидві коди використовуються в технології Fast Ethernet);<br /> <br /> - підрівнів фізичного приєднання і підрівня залежності від фізичного середовища (PMD), які забезпечують формування сигналів відповідно до методу фізичного кодування, наприклад NRZI або MLT-3;<br /> <br /> - підрівня автопереговорів, який дозволяє двом взаємодіючим портам автоматично вибрати найбільш ефективний режим роботи, наприклад, напівдуплексний або повнодуплексний (цей підрівень є факультативним).<br /> <br /> Інтерфейс MII підтримує незалежний від фізичного середовища спосіб обміну даними між підрівнем MAC і підрівнем PHY. Цей інтерфейс аналогічний за призначенням інтерфейсу AUI класичного Ethernet за винятком того, що інтерфейс AUI розташовувався між підрівнем фізичного кодування сигналу (для будь-яких варіантів кабелю використовувався однаковий метод фізичного кодування - манчестерський код) і підрівнем фізичного приєднання до середовища, а інтерфейс Мii розташовується між підрівнем MAC і підрівнями кодування сигналу, яких в стандарті Fast Ethernet три, - FX, ТХ і Т4.<br /> <br /> Роз'їм Мii на відміну від роз'єму AUI має 40 контактів, максимальна довжина кабелю Мii складає один метр. Сигнали, передавані по інтерфейсу Мii, мають амплітуду 5 Ст.<br /> <br /> =='''''Фізичний рівень 100Base-FX - багатомодове оптоволокно, два волокна'''''==<br /> <br /> Ця специфікація визначає роботу протоколу Fast Ethernet по багатомодовому оптоволокну в напівдуплексному і повнодуплексному режимах. Як і в стандарті FDDI, кожен вузол з'єднується з мережею двома оптичними волокнами, що йдуть від приймача (Rx) і від передавача (Тх).<br /> <br /> Між специфікаціями 100Base-FX і 100Base-TX є багато загального, тому загальні для двох специфікацій властивості даватимуться під узагальненою назвою 100Base-FX/TX.<br /> <br /> Тоді як Ethernet із швидкістю передачі 10 Мбіт/с використовує манчестерське кодування для представлення даних при передачі по кабелю, в стандарті Fast Ethernet визначений інший метод кодування - 4В/5В. При цьому методі кожні 4 бита даних підрівня MAC (званих символами) представляються 5 бітами. Надмірний біт дозволяє застосувати потенційні коди при уявленні кожного з п'яти битий у вигляді електричних або оптичних імпульсів. Існування заборонених комбінацій символів дозволяє отбраковывать помилкові символи, що підвищує стійкість роботи мереж з 100Base-FX/TX.<br /> [[Файл:Img003.jpg]]<br /> <br /> Рис. 3 - Структура кадру Fast Ethernet<br /> <br /> Для відділення кадру Ethernet від символів Idle використовується комбінація символів Start Delimiter (пара символів J (11000) і До (10001) коди 4В/5В, а після завершення кадру перед першим символом Idle вставляється символ Т (рис. 3).<br /> <br /> Після перетворення 4-бітових порцій код MAC в 5-бітові порції фізичного рівня їх необхідно представити у вигляді оптичних або електричних сигналів в кабелі, що сполучає вузли мережі. Специфікації 100Base-FX і 100Base-TX використовують для цього різні методи фізичного кодування - NRZI і MLT-3 відповідно (як і в технології FDDI при роботі через оптоволокно і виту пару).<br /> <br /> =='''''БІГУН НА КОРОТКІ ДИСТАНЦІЇ'''''==<br /> <br /> Хоча Fast Ethernet і є продовженням стандарту Ethernet, перехід від мережі 10BaseT до 100BaseT не можна розглядати як механічну заміну устаткування - для цього можуть потрібно зміни в топології мережі. <br /> <br /> Теоретична межа діаметру сегменту мережі Fast Ethernet складає 250 метрів; це всього лише 10 відсотків теоретичної межі розміру мережі Ethernet (2500 метрів). Дане обмеження виникає з характеру протоколу CSMA/CD і швидкості передачі 100Мбит/с. <br /> Як вже наголошувалося раніше, передавальна дані робоча станція повинна прослуховувати мережу протягом часу, що дозволяє переконатися в тому, що дані досягли станції призначення. У мережі Ethernet з пропускною спроможністю 10 Мбіт/с (наприклад 10Base5) проміжок часу, необхідний робочій станції для прослуховування мережі на предмет конфлікту, визначається відстанню, яка 512-бітовий кадр (розмір кадру заданий в стандарті Ethernet) пройде за час обробки цього кадру на робочій станції. Для мережі Ethernet з пропускною спроможністю 10 Мбіт/с ця відстань рівно 2500 метрів (див. Мал. 1). <br /> <br /> З іншого боку, той же самий 512-бітовий кадр (стандарт 802.3u задає кадр того ж розміру, що і 802.3, тобто в 512 біт), передаваний робочою станцією в мережі Fast Ethernet, пройде всього 250 м, перш ніж робоча станція завершить його обробку (див. Мал. 2). Якби приймаюча станція була віддалена від передавальної станції на відстань понад 250 м, то кадр міг би вступити в конфлікт з іншим кадром на лінії де-небудь далі, а передавальна станція, завершивши передачу, вже не сприйняла б цей конфлікт. Тому максимальний діаметр мережі 100BaseT складає 250 метрів (див. Рис.3). <br /> <br /> Щоб використовувати допустиму дистанцію, буде потрібно два повторітеля для з'єднання всіх вузлів. Згідно стандарту, максимальна відстань між вузлом і повторітелем складає 100 метрів; у Fast Ethernet, як і в 10BaseT, відстань між концентратором і робочою станцією не повинна перевищувати 100метров. Оскільки сполучні пристрої (повторітелі) вносять додаткові затримки, реальна робоча відстань між вузлами може опинитися ще менше. Тому представляється розумним брати всі відстані з деяким запасом. <br /> Для роботи на великих відстанях доведеться придбати оптичний кабель. Наприклад, устаткування 100BaseFX в напівдуплексному режимі дозволяє з'єднати комутатор з іншим комутатором або кінцевою станцією, що знаходиться на відстані до 450 метрів один від одного. Встановивши повнодуплексний 100BaseFX, можна з'єднати два мережеві пристрої на відстані до двох кілометрів. <br /> <br /> =='''''ВИСНОВКИ'''''==<br /> <br /> Підсумовуючи все вищесказане, відмітимо, що, як нам здається, Fast Ethernet найбільш хороший для вирішення проблем високих пікових навантажень. Наприклад, якщо хтось з користувачів працює з САПР або програмами обробки зображень і потребує підвищення пропускної спроможності, то Fast Ethernet може виявитися хорошим виходом з положення. Проте якщо проблеми викликані надмірним числом користувачів в мережі, то 100BaseT починає гальмувати обмін інформацією при приблизно 50-процентному завантаженні сеті- іншими словами, на тому ж рівні, що і 10BaseT. Але врешті-решт, адже це не більше ніж розширення 10BaseT.<br /> <br /> <br /> [[category:Комп'ютерні мережі]]</div>

ENergyKos https://wiki.cusu.edu.ua/index.php/Fast_Ethernet 2012-09-17T05:09:53Z

<p>ENergyKos: /* Фізичний рівень 100Base-FX - багатомодове оптоволокно, два волокна */</p> <hr /> <div>Fast Ethernet - специфікація IEЕЕ 802.3 u офіційно прийнята 26 жовтня 1995 року визначає стандарт протоколу канального рівня для мереж працюють при використанні як мідного, так і волоконно-оптичного кабелю зі швидкістю 100Мб / с. Нова специфікація є спадкоємицею стандарту Ethernet IEЕЕ 802.3, використовуючи такий же формат кадру, механізм доступу до середовища CSMA / CD і топологію зірка. Еволюція торкнулася декількох елементів конфігурації засобів фізичного рівня, що дозволило збільшити пропускну спроможність, включаючи типи застосовуваного кабелю, довжину сегментів і кількість концентраторів.<br /> <br /> <br /> == Історія ==<br /> Класичний 10-мегабитный Ethernet влаштовував більшість користувачів на протязі близько 15 років. Проте на початку 90-х років почала відчуватися його недостатня пропускна спроможність. Для комп'ютерів на процесорах Intel 80286 або 80386 з шинами ISA (8 Мбайт/с) або EISA (32 Мбайт/с) пропускна спроможність сегменту Ethernet складала 1/8 або 1/32 каналу «пам'ять-диск», і це добре узгоджувалося із співвідношенням об'ємів даних, що обробляються локально, і даних, передаваних по мережі. Для могутніших клієнтських станцій з шиною PCI (133 Мбайт/с) ця частка впала до 1/133, що було явно недостатньо. Тому багато сегментів 10-мегабитного Ethernet стали переобтяженими, реакція серверів в них значно впала, а частота виникнення колізій істотно зросла, ще більш знижуючи корисну пропускну спроможність.<br /> <br /> Назріла необхідність в розробці «нового» Ethernet, тобто технології, яка була б такою ж ефективною по співвідношенню ціна/якість при продуктивності 100 Мбіт/с. В результаті пошуків і досліджень фахівці розділилися на два табори, що врешті-решт привело до появи двох нових технологій - Fast Ethernet і 100VG-AnyLAN. Вони відрізняються ступенем спадкоємності з класичним Ethernet.<br /> <br /> У 1992 році група виробників мережевого устаткування, включаючи таких лідерів технології Ethernet, як SynOptics, 3Com і ряд інших, утворили некомерційне об'єднання Fast Ethernet Alliance для розробки стандарту нової технології, яка повинна була в максимально можливому ступені зберегти особливості технології Ethernet.<br /> <br /> Другий табір очолили компанії Hewlett-Packard і AT&amp;T, які запропонували скористатися слушною нагодою для усунення деяких відомих недоліків технології Ethernet. Через деякий час до цих компаній приєдналася компанія IBM, яка внесла свій внесок пропозицією забезпечити в новій технології деяку сумісність з мережами Token Ring.<br /> <br /> У комітеті 802 інститути IEEE в цей же час була сформована дослідницька група для вивчення технічного потенціалу нових високошвидкісних технологій. За період з кінця 1992 року і по кінець 1993 року група IEEE вивчила 100-мегабитные рішення, запропоновані різними виробниками. Разом з пропозиціями Fast Ethernet Alliance група розглянула також і високошвидкісну технологію, запропоновану компаніями Hewlett-Packard і AT&amp;T.<br /> <br /> В центрі дискусій була проблема збереження випадкового методу доступу CSMA/CD. Пропозиція Fast Ethernet Alliance зберігала цей метод і тим самим забезпечувала спадкоємність і узгодженість мереж 10 Мбіт/с і 100 Мбіт/с. Коаліція HP і AT&amp;T, яка мала підтримку значно меншого числа виробників в мережевій індустрії, чим Fast Ethernet Alliance, запропонувала абсолютно новий метод доступу, названий Demand Priority - пріоритетний доступ на вимогу. Він істотно міняв картину поведінки вузлів в мережі, тому не зміг вписатися в технологію Ethernet і стандарт 802.3, і для його стандартизації був організований новий комітет IEEE 802.12.<br /> <br /> Осінню 1995 року обидві технології стали стандартами IEEE. Комітет IEEE 802.3 прийняв специфікацію Fast Ethernet як стандарт 802.3и, який не є самостійним стандартом, а є доповненням до існуючого стандарту 802.3 у вигляді розділів з 21 по 30. Комітет 802.12 прийняв технологію 100VG-AnyLAN, яка використовує новий метод доступу Demand Priority і підтримує кадрів двох форматів - Ethernet і Token Ring.<br /> <br /> =='''Технология''' ==<br /> <br /> В стандарте первых версий (Ethernet v1.0 и Ethernet v2.0) указано, что в качестве передающей среды используется коаксиальный кабель, в дальнейшем появилась возможность использовать витую пару и оптический кабель.<br /> <br /> Причинами перехода на витую пару были:<br /> <br /> возможность работы в дуплексном режиме; <br /> низкая стоимость кабеля «витой пары»; <br /> более высокая надёжность сетей при неисправности в кабеле; <br /> большая помехозащищенность при использовании дифференциального сигнала; <br /> возможность питания по кабелю маломощных узлов, например IP-телефонов (стандарт Power over Ethernet, POE); <br /> отсутствие гальванической связи (прохождения тока) между узлами сети. При использовании коаксиального кабеля в российских условиях, где, как правило, отсутствует заземление компьютеров, применение коаксиального кабеля часто сопровождалось пробоем сетевых карт, и иногда даже полным «выгоранием» системного блока. <br /> Причиной перехода на оптический кабель была необходимость увеличить длину сегмента без повторителей.<br /> <br /> Метод управления доступом (для сети на коаксиальном кабеле) — множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий (CSMA/CD, Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection), скорость передачи данных 10 Мбит/с, размер пакета от 72 до 1526 байт, описаны методы кодирования данных. Режим работы полудуплексный, то есть узел не может одновременно передавать и принимать информацию. Количество узлов в одном разделяемом сегменте сети ограничено предельным значением в 1024 рабочих станции (спецификации физического уровня могут устанавливать более жёсткие ограничения, например, к сегменту тонкого коаксиала может подключаться не более 30 рабочих станций, а к сегменту толстого коаксиала — не более 100). Однако сеть, построенная на одном разделяемом сегменте, становится неэффективной задолго до достижения предельного значения количества узлов, в основном по причине полудуплексного режима работы.<br /> <br /> В 1995 году принят стандарт IEEE 802.3u Fast Ethernet со скоростью 100 Мбит/с и появилась возможность работы в режиме полный дуплекс. В 1997 году был принят стандарт IEEE 802.3z Gigabit Ethernet со скоростью 1000 Мбит/с для передачи по оптоволокну и еще через два года для передачи по витой паре.<br /> <br /> <br /> =='''''Відмінності Fast Ethernet від Ethernet''''' ==<br /> <br /> Всі відмінності технології Fast Ethernet від Ethernet зосереджені на фізичному рівні (мал. 1). Рівні MAC і LLC у Fast Ethernet залишилися абсолютно тими ж, і їх описують колишні глави стандартів 802.3 і 802.2. Тому розглядаючи технологію Fast Ethernet, покажемо тільки кілька варіантів її фізичного рівня.<br /> <br /> [[Файл:11.JPG]]<br /> <br /> =='''''[[Фізичний рівень технології Fast Ethernet]]''''' ==<br /> <br /> Більш складна структура фізичного рівня технології Fast Ethernet викликана тим, що в ній використовуються три варіанти кабельних систем:<br /> <br /> *волоконно-оптичний багатомодовый кабель, використовуються два волокна; <br /> <br /> *кручена пари категорії 5, використовуються дві пари; <br /> <br /> *кручена пари категорії 3, використовуються чотири пари.<br /> <br /> Офіційний стандарт 802.3u встановив три різних специфікації для фізичного рівня Fast Ethernet і дав їм наступні назви : <br /> <br /> Фізичний рівень 100Base-FX - багатомодове оптоволокно, два волокна ;<br /> <br /> Фізичний рівень 100Base-TX - кручена пара UTP Cat 5 чи STP Type 1, дві пари ;<br /> <br /> Фізичний рівень 100Base-T4 - кручена пара UTP Cat 3, чотири пари.<br /> <br /> Для всіх трьох стандартів справедливі наступні твердження і характеристики. Формати кадрів технології Fast Ethernet не відрізняються від форматів кадрів технологій 10-мегабітного Ethernet. Міжкадровий інтервал (IPG) дорівнює 0,96 мкс, а бітовий інтервал дорівнює 10 нс. Усі тимчасові параметри алгоритму доступу (інтервал відстрочки, час передачі кадру мінімальної довжини і т.п.), вимірюються в бітових інтервалах, залишилися старими, тому зміни в розділи стандарту, що стосуються рівня MAC, не вносилися. Ознакою вільного стану середовища є передача по ньому символу Idle відповідного надлишкового коду (а не відсутність сигналів, як у стандартах Ethernet 10 Мбіт/с). <br /> <br /> Хоча Fast Ethernet і є продовженням стандарту Ethernet, перехід від мережі 10BaseT до 100BaseT не можна розглядати як механічну заміну устаткування - для цього можуть бути потрібно зміни в топології мережі.<br /> <br /> == '''ТРИ ВИДИ FAST ETHERNET''' ==<br /> <br /> Офіційний стандарт 802.3u встановив три різних специфікації для фізичного рівня Fast Ethernet і дав їм наступні назви (рис. 2): <br /> <br /> Фізичний рівень [[100Base-FX]] - багатомодове оптоволокно, два волокна<br /> <br /> Фізичний рівень [[100Base-TX]] - кручена пара UTP Cat 5 чи STP Type 1, дві пари<br /> <br /> Фізичний рівень [[100Base-T4]] - кручена пара UTP Cat 3, чотири пари<br /> <br /> [[Файл:Img002.jpg]]<br /> <br /> Рис. 2 - Структура фізичного рівня Fast Ethernet<br /> <br /> Для всіх трьох стандартів справедливі наступні твердження і характеристики.<br /> <br /> - Формати кадрів технології Fast Ethernet не відрізняються від форматів кадрів технологій 10-мегабитного Ethernet.<br /> <br /> - Міжкадровий інтервал (IPG) рівний 0,96 мкс, а бітовий інтервал рівний 10 нс. Всі тимчасові параметри алгоритму доступу (інтервал відстрочення, час передачі кадру мінімальної довжини і т. п.), зміряні в бітових інтервалах, залишилися колишніми, тому зміни в розділи стандарту, що стосуються рівня MAC, не вносилися.<br /> <br /> - Ознакою вільного стану середовища є передача по ній символу Idle відповідної надмірної коди (а не відсутність сигналів, як в стандартах Ethernet 10 Мбіт/с).<br /> <br /> Фізичний рівень включає три елементи:<br /> <br /> - рівень узгодження (reconciliation sublayer);<br /> <br /> - незалежний від середовища інтерфейс (Media Independent Interface, MII);<br /> <br /> - пристрій фізичного рівня (Physical layer device, PHY).<br /> <br /> Рівень узгодження потрібний для того, щоб рівень MAC, розрахований на інтерфейс AUI, зміг працювати з фізичним рівнем через інтерфейс MII.<br /> <br /> Пристрій фізичного рівня (PHY) полягає, у свою чергу, з декількох підрівнів (див. рис. 1):<br /> <br /> - підрівня логічного кодування даних, такого, що перетворює що поступають від рівня MAC байти в символи коди 4В/5В або 8В/6Т (обидві коди використовуються в технології Fast Ethernet);<br /> <br /> - підрівнів фізичного приєднання і підрівня залежності від фізичного середовища (PMD), які забезпечують формування сигналів відповідно до методу фізичного кодування, наприклад NRZI або MLT-3;<br /> <br /> - підрівня автопереговорів, який дозволяє двом взаємодіючим портам автоматично вибрати найбільш ефективний режим роботи, наприклад, напівдуплексний або повнодуплексний (цей підрівень є факультативним).<br /> <br /> Інтерфейс MII підтримує незалежний від фізичного середовища спосіб обміну даними між підрівнем MAC і підрівнем PHY. Цей інтерфейс аналогічний за призначенням інтерфейсу AUI класичного Ethernet за винятком того, що інтерфейс AUI розташовувався між підрівнем фізичного кодування сигналу (для будь-яких варіантів кабелю використовувався однаковий метод фізичного кодування - манчестерський код) і підрівнем фізичного приєднання до середовища, а інтерфейс Мii розташовується між підрівнем MAC і підрівнями кодування сигналу, яких в стандарті Fast Ethernet три, - FX, ТХ і Т4.<br /> <br /> Роз'їм Мii на відміну від роз'єму AUI має 40 контактів, максимальна довжина кабелю Мii складає один метр. Сигнали, передавані по інтерфейсу Мii, мають амплітуду 5 Ст.<br /> <br /> =='''''Фізичний рівень 100Base-FX - багатомодове оптоволокно, два волокна'''''==<br /> <br /> Ця специфікація визначає роботу протоколу Fast Ethernet по багатомодовому оптоволокну в напівдуплексному і повнодуплексному режимах. Як і в стандарті FDDI, кожен вузол з'єднується з мережею двома оптичними волокнами, що йдуть від приймача (Rx) і від передавача (Тх).<br /> <br /> Між специфікаціями 100Base-FX і 100Base-TX є багато загального, тому загальні для двох специфікацій властивості даватимуться під узагальненою назвою 100Base-FX/TX.<br /> <br /> Тоді як Ethernet із швидкістю передачі 10 Мбіт/с використовує манчестерське кодування для представлення даних при передачі по кабелю, в стандарті Fast Ethernet визначений інший метод кодування - 4В/5В. При цьому методі кожні 4 бита даних підрівня MAC (званих символами) представляються 5 бітами. Надмірний біт дозволяє застосувати потенційні коди при уявленні кожного з п'яти битий у вигляді електричних або оптичних імпульсів. Існування заборонених комбінацій символів дозволяє отбраковывать помилкові символи, що підвищує стійкість роботи мереж з 100Base-FX/TX.<br /> [[Файл:Файл:Img003]]<br /> <br /> Рис. 3 - Структура кадру Fast Ethernet<br /> <br /> Для відділення кадру Ethernet від символів Idle використовується комбінація символів Start Delimiter (пара символів J (11000) і До (10001) коди 4В/5В, а після завершення кадру перед першим символом Idle вставляється символ Т (рис. 3).<br /> <br /> Після перетворення 4-бітових порцій код MAC в 5-бітові порції фізичного рівня їх необхідно представити у вигляді оптичних або електричних сигналів в кабелі, що сполучає вузли мережі. Специфікації 100Base-FX і 100Base-TX використовують для цього різні методи фізичного кодування - NRZI і MLT-3 відповідно (як і в технології FDDI при роботі через оптоволокно і виту пару).<br /> <br /> =='''''БІГУН НА КОРОТКІ ДИСТАНЦІЇ'''''==<br /> <br /> Хоча Fast Ethernet і є продовженням стандарту Ethernet, перехід від мережі 10BaseT до 100BaseT не можна розглядати як механічну заміну устаткування - для цього можуть потрібно зміни в топології мережі. <br /> <br /> Теоретична межа діаметру сегменту мережі Fast Ethernet складає 250 метрів; це всього лише 10 відсотків теоретичної межі розміру мережі Ethernet (2500 метрів). Дане обмеження виникає з характеру протоколу CSMA/CD і швидкості передачі 100Мбит/с. <br /> Як вже наголошувалося раніше, передавальна дані робоча станція повинна прослуховувати мережу протягом часу, що дозволяє переконатися в тому, що дані досягли станції призначення. У мережі Ethernet з пропускною спроможністю 10 Мбіт/с (наприклад 10Base5) проміжок часу, необхідний робочій станції для прослуховування мережі на предмет конфлікту, визначається відстанню, яка 512-бітовий кадр (розмір кадру заданий в стандарті Ethernet) пройде за час обробки цього кадру на робочій станції. Для мережі Ethernet з пропускною спроможністю 10 Мбіт/с ця відстань рівно 2500 метрів (див. Мал. 1). <br /> <br /> З іншого боку, той же самий 512-бітовий кадр (стандарт 802.3u задає кадр того ж розміру, що і 802.3, тобто в 512 біт), передаваний робочою станцією в мережі Fast Ethernet, пройде всього 250 м, перш ніж робоча станція завершить його обробку (див. Мал. 2). Якби приймаюча станція була віддалена від передавальної станції на відстань понад 250 м, то кадр міг би вступити в конфлікт з іншим кадром на лінії де-небудь далі, а передавальна станція, завершивши передачу, вже не сприйняла б цей конфлікт. Тому максимальний діаметр мережі 100BaseT складає 250 метрів (див. Рис.3). <br /> <br /> Щоб використовувати допустиму дистанцію, буде потрібно два повторітеля для з'єднання всіх вузлів. Згідно стандарту, максимальна відстань між вузлом і повторітелем складає 100 метрів; у Fast Ethernet, як і в 10BaseT, відстань між концентратором і робочою станцією не повинна перевищувати 100метров. Оскільки сполучні пристрої (повторітелі) вносять додаткові затримки, реальна робоча відстань між вузлами може опинитися ще менше. Тому представляється розумним брати всі відстані з деяким запасом. <br /> Для роботи на великих відстанях доведеться придбати оптичний кабель. Наприклад, устаткування 100BaseFX в напівдуплексному режимі дозволяє з'єднати комутатор з іншим комутатором або кінцевою станцією, що знаходиться на відстані до 450 метрів один від одного. Встановивши повнодуплексний 100BaseFX, можна з'єднати два мережеві пристрої на відстані до двох кілометрів. <br /> <br /> =='''''ВИСНОВКИ'''''==<br /> <br /> Підсумовуючи все вищесказане, відмітимо, що, як нам здається, Fast Ethernet найбільш хороший для вирішення проблем високих пікових навантажень. Наприклад, якщо хтось з користувачів працює з САПР або програмами обробки зображень і потребує підвищення пропускної спроможності, то Fast Ethernet може виявитися хорошим виходом з положення. Проте якщо проблеми викликані надмірним числом користувачів в мережі, то 100BaseT починає гальмувати обмін інформацією при приблизно 50-процентному завантаженні сеті- іншими словами, на тому ж рівні, що і 10BaseT. Але врешті-решт, адже це не більше ніж розширення 10BaseT.<br /> <br /> <br /> [[category:Комп'ютерні мережі]]</div>

ENergyKos https://wiki.cusu.edu.ua/index.php/Fast_Ethernet 2012-09-17T05:07:33Z

<p>ENergyKos: </p> <hr /> <div>Fast Ethernet - специфікація IEЕЕ 802.3 u офіційно прийнята 26 жовтня 1995 визначає стандарт протоколу канального рівня для мереж працюють при використанні як мідного, так і волоконно-оптичного кабелю зі швидкістю 100Мб / с. Нова специфікація є спадкоємицею стандарту Ethernet IEЕЕ 802.3, використовуючи такий же формат кадру, механізм доступу до середовища CSMA / CD і топологію зірка. Еволюція торкнулася декількох елементів конфігурації засобів фізичного рівня, що дозволило збільшити пропускну спроможність, включаючи типи застосовуваного кабелю, довжину сегментів і кількість концентраторів.<br /> <br /> <br /> == Історія ==<br /> Класичний 10-мегабитный Ethernet влаштовував більшість користувачів на протязі близько 15 років. Проте на початку 90-х років почала відчуватися його недостатня пропускна спроможність. Для комп'ютерів на процесорах Intel 80286 або 80386 з шинами ISA (8 Мбайт/с) або EISA (32 Мбайт/с) пропускна спроможність сегменту Ethernet складала 1/8 або 1/32 каналу «пам'ять-диск», і це добре узгоджувалося із співвідношенням об'ємів даних, що обробляються локально, і даних, передаваних по мережі. Для могутніших клієнтських станцій з шиною PCI (133 Мбайт/с) ця частка впала до 1/133, що було явно недостатньо. Тому багато сегментів 10-мегабитного Ethernet стали переобтяженими, реакція серверів в них значно впала, а частота виникнення колізій істотно зросла, ще більш знижуючи корисну пропускну спроможність.<br /> <br /> Назріла необхідність в розробці «нового» Ethernet, тобто технології, яка була б такою ж ефективною по співвідношенню ціна/якість при продуктивності 100 Мбіт/с. В результаті пошуків і досліджень фахівці розділилися на два табори, що врешті-решт привело до появи двох нових технологій - Fast Ethernet і 100VG-AnyLAN. Вони відрізняються ступенем спадкоємності з класичним Ethernet.<br /> <br /> У 1992 році група виробників мережевого устаткування, включаючи таких лідерів технології Ethernet, як SynOptics, 3Com і ряд інших, утворили некомерційне об'єднання Fast Ethernet Alliance для розробки стандарту нової технології, яка повинна була в максимально можливому ступені зберегти особливості технології Ethernet.<br /> <br /> Другий табір очолили компанії Hewlett-Packard і AT&amp;T, які запропонували скористатися слушною нагодою для усунення деяких відомих недоліків технології Ethernet. Через деякий час до цих компаній приєдналася компанія IBM, яка внесла свій внесок пропозицією забезпечити в новій технології деяку сумісність з мережами Token Ring.<br /> <br /> У комітеті 802 інститути IEEE в цей же час була сформована дослідницька група для вивчення технічного потенціалу нових високошвидкісних технологій. За період з кінця 1992 року і по кінець 1993 року група IEEE вивчила 100-мегабитные рішення, запропоновані різними виробниками. Разом з пропозиціями Fast Ethernet Alliance група розглянула також і високошвидкісну технологію, запропоновану компаніями Hewlett-Packard і AT&amp;T.<br /> <br /> В центрі дискусій була проблема збереження випадкового методу доступу CSMA/CD. Пропозиція Fast Ethernet Alliance зберігала цей метод і тим самим забезпечувала спадкоємність і узгодженість мереж 10 Мбіт/с і 100 Мбіт/с. Коаліція HP і AT&amp;T, яка мала підтримку значно меншого числа виробників в мережевій індустрії, чим Fast Ethernet Alliance, запропонувала абсолютно новий метод доступу, названий Demand Priority - пріоритетний доступ на вимогу. Він істотно міняв картину поведінки вузлів в мережі, тому не зміг вписатися в технологію Ethernet і стандарт 802.3, і для його стандартизації був організований новий комітет IEEE 802.12.<br /> <br /> Осінню 1995 року обидві технології стали стандартами IEEE. Комітет IEEE 802.3 прийняв специфікацію Fast Ethernet як стандарт 802.3и, який не є самостійним стандартом, а є доповненням до існуючого стандарту 802.3 у вигляді розділів з 21 по 30. Комітет 802.12 прийняв технологію 100VG-AnyLAN, яка використовує новий метод доступу Demand Priority і підтримує кадрів двох форматів - Ethernet і Token Ring.<br /> <br /> =='''Технология''' ==<br /> <br /> В стандарте первых версий (Ethernet v1.0 и Ethernet v2.0) указано, что в качестве передающей среды используется коаксиальный кабель, в дальнейшем появилась возможность использовать витую пару и оптический кабель.<br /> <br /> Причинами перехода на витую пару были:<br /> <br /> возможность работы в дуплексном режиме; <br /> низкая стоимость кабеля «витой пары»; <br /> более высокая надёжность сетей при неисправности в кабеле; <br /> большая помехозащищенность при использовании дифференциального сигнала; <br /> возможность питания по кабелю маломощных узлов, например IP-телефонов (стандарт Power over Ethernet, POE); <br /> отсутствие гальванической связи (прохождения тока) между узлами сети. При использовании коаксиального кабеля в российских условиях, где, как правило, отсутствует заземление компьютеров, применение коаксиального кабеля часто сопровождалось пробоем сетевых карт, и иногда даже полным «выгоранием» системного блока. <br /> Причиной перехода на оптический кабель была необходимость увеличить длину сегмента без повторителей.<br /> <br /> Метод управления доступом (для сети на коаксиальном кабеле) — множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий (CSMA/CD, Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection), скорость передачи данных 10 Мбит/с, размер пакета от 72 до 1526 байт, описаны методы кодирования данных. Режим работы полудуплексный, то есть узел не может одновременно передавать и принимать информацию. Количество узлов в одном разделяемом сегменте сети ограничено предельным значением в 1024 рабочих станции (спецификации физического уровня могут устанавливать более жёсткие ограничения, например, к сегменту тонкого коаксиала может подключаться не более 30 рабочих станций, а к сегменту толстого коаксиала — не более 100). Однако сеть, построенная на одном разделяемом сегменте, становится неэффективной задолго до достижения предельного значения количества узлов, в основном по причине полудуплексного режима работы.<br /> <br /> В 1995 году принят стандарт IEEE 802.3u Fast Ethernet со скоростью 100 Мбит/с и появилась возможность работы в режиме полный дуплекс. В 1997 году был принят стандарт IEEE 802.3z Gigabit Ethernet со скоростью 1000 Мбит/с для передачи по оптоволокну и еще через два года для передачи по витой паре.<br /> <br /> <br /> =='''''Відмінності Fast Ethernet від Ethernet''''' ==<br /> <br /> Всі відмінності технології Fast Ethernet від Ethernet зосереджені на фізичному рівні (мал. 1). Рівні MAC і LLC у Fast Ethernet залишилися абсолютно тими ж, і їх описують колишні глави стандартів 802.3 і 802.2. Тому розглядаючи технологію Fast Ethernet, покажемо тільки кілька варіантів її фізичного рівня.<br /> <br /> [[Файл:11.JPG]]<br /> <br /> =='''''[[Фізичний рівень технології Fast Ethernet]]''''' ==<br /> <br /> Більш складна структура фізичного рівня технології Fast Ethernet викликана тим, що в ній використовуються три варіанти кабельних систем:<br /> <br /> *волоконно-оптичний багатомодовый кабель, використовуються два волокна; <br /> <br /> *кручена пари категорії 5, використовуються дві пари; <br /> <br /> *кручена пари категорії 3, використовуються чотири пари.<br /> <br /> Офіційний стандарт 802.3u встановив три різних специфікації для фізичного рівня Fast Ethernet і дав їм наступні назви : <br /> <br /> Фізичний рівень 100Base-FX - багатомодове оптоволокно, два волокна ;<br /> <br /> Фізичний рівень 100Base-TX - кручена пара UTP Cat 5 чи STP Type 1, дві пари ;<br /> <br /> Фізичний рівень 100Base-T4 - кручена пара UTP Cat 3, чотири пари.<br /> <br /> Для всіх трьох стандартів справедливі наступні твердження і характеристики. Формати кадрів технології Fast Ethernet не відрізняються від форматів кадрів технологій 10-мегабітного Ethernet. Міжкадровий інтервал (IPG) дорівнює 0,96 мкс, а бітовий інтервал дорівнює 10 нс. Усі тимчасові параметри алгоритму доступу (інтервал відстрочки, час передачі кадру мінімальної довжини і т.п.), вимірюються в бітових інтервалах, залишилися старими, тому зміни в розділи стандарту, що стосуються рівня MAC, не вносилися. Ознакою вільного стану середовища є передача по ньому символу Idle відповідного надлишкового коду (а не відсутність сигналів, як у стандартах Ethernet 10 Мбіт/с). <br /> <br /> Хоча Fast Ethernet і є продовженням стандарту Ethernet, перехід від мережі 10BaseT до 100BaseT не можна розглядати як механічну заміну устаткування - для цього можуть бути потрібно зміни в топології мережі.<br /> <br /> == '''ТРИ ВИДИ FAST ETHERNET''' ==<br /> <br /> Офіційний стандарт 802.3u встановив три різних специфікації для фізичного рівня Fast Ethernet і дав їм наступні назви (рис. 2): <br /> <br /> Фізичний рівень [[100Base-FX]] - багатомодове оптоволокно, два волокна<br /> <br /> Фізичний рівень [[100Base-TX]] - кручена пара UTP Cat 5 чи STP Type 1, дві пари<br /> <br /> Фізичний рівень [[100Base-T4]] - кручена пара UTP Cat 3, чотири пари<br /> <br /> [[Файл:Img002.jpg]]<br /> <br /> Рис. 2 - Структура фізичного рівня Fast Ethernet<br /> <br /> Для всіх трьох стандартів справедливі наступні твердження і характеристики.<br /> <br /> - Формати кадрів технології Fast Ethernet не відрізняються від форматів кадрів технологій 10-мегабитного Ethernet.<br /> <br /> - Міжкадровий інтервал (IPG) рівний 0,96 мкс, а бітовий інтервал рівний 10 нс. Всі тимчасові параметри алгоритму доступу (інтервал відстрочення, час передачі кадру мінімальної довжини і т. п.), зміряні в бітових інтервалах, залишилися колишніми, тому зміни в розділи стандарту, що стосуються рівня MAC, не вносилися.<br /> <br /> - Ознакою вільного стану середовища є передача по ній символу Idle відповідної надмірної коди (а не відсутність сигналів, як в стандартах Ethernet 10 Мбіт/с).<br /> <br /> Фізичний рівень включає три елементи:<br /> <br /> - рівень узгодження (reconciliation sublayer);<br /> <br /> - незалежний від середовища інтерфейс (Media Independent Interface, MII);<br /> <br /> - пристрій фізичного рівня (Physical layer device, PHY).<br /> <br /> Рівень узгодження потрібний для того, щоб рівень MAC, розрахований на інтерфейс AUI, зміг працювати з фізичним рівнем через інтерфейс MII.<br /> <br /> Пристрій фізичного рівня (PHY) полягає, у свою чергу, з декількох підрівнів (див. рис. 1):<br /> <br /> - підрівня логічного кодування даних, такого, що перетворює що поступають від рівня MAC байти в символи коди 4В/5В або 8В/6Т (обидві коди використовуються в технології Fast Ethernet);<br /> <br /> - підрівнів фізичного приєднання і підрівня залежності від фізичного середовища (PMD), які забезпечують формування сигналів відповідно до методу фізичного кодування, наприклад NRZI або MLT-3;<br /> <br /> - підрівня автопереговорів, який дозволяє двом взаємодіючим портам автоматично вибрати найбільш ефективний режим роботи, наприклад, напівдуплексний або повнодуплексний (цей підрівень є факультативним).<br /> <br /> Інтерфейс MII підтримує незалежний від фізичного середовища спосіб обміну даними між підрівнем MAC і підрівнем PHY. Цей інтерфейс аналогічний за призначенням інтерфейсу AUI класичного Ethernet за винятком того, що інтерфейс AUI розташовувався між підрівнем фізичного кодування сигналу (для будь-яких варіантів кабелю використовувався однаковий метод фізичного кодування - манчестерський код) і підрівнем фізичного приєднання до середовища, а інтерфейс Мii розташовується між підрівнем MAC і підрівнями кодування сигналу, яких в стандарті Fast Ethernet три, - FX, ТХ і Т4.<br /> <br /> Роз'їм Мii на відміну від роз'єму AUI має 40 контактів, максимальна довжина кабелю Мii складає один метр. Сигнали, передавані по інтерфейсу Мii, мають амплітуду 5 Ст.<br /> <br /> =='''''Фізичний рівень 100Base-FX - багатомодове оптоволокно, два волокна'''''==<br /> <br /> Ця специфікація визначає роботу протоколу Fast Ethernet по багатомодовому оптоволокну в напівдуплексному і повнодуплексному режимах. Як і в стандарті FDDI, кожен вузол з'єднується з мережею двома оптичними волокнами, що йдуть від приймача (Rx) і від передавача (Тх).<br /> <br /> Між специфікаціями 100Base-FX і 100Base-TX є багато загального, тому загальні для двох специфікацій властивості даватимуться під узагальненою назвою 100Base-FX/TX.<br /> <br /> Тоді як Ethernet із швидкістю передачі 10 Мбіт/с використовує манчестерське кодування для представлення даних при передачі по кабелю, в стандарті Fast Ethernet визначений інший метод кодування - 4В/5В. При цьому методі кожні 4 бита даних підрівня MAC (званих символами) представляються 5 бітами. Надмірний біт дозволяє застосувати потенційні коди при уявленні кожного з п'яти битий у вигляді електричних або оптичних імпульсів. Існування заборонених комбінацій символів дозволяє отбраковывать помилкові символи, що підвищує стійкість роботи мереж з 100Base-FX/TX.<br /> <br /> =='''''БІГУН НА КОРОТКІ ДИСТАНЦІЇ'''''==<br /> <br /> Хоча Fast Ethernet і є продовженням стандарту Ethernet, перехід від мережі 10BaseT до 100BaseT не можна розглядати як механічну заміну устаткування - для цього можуть потрібно зміни в топології мережі. <br /> <br /> Теоретична межа діаметру сегменту мережі Fast Ethernet складає 250 метрів; це всього лише 10 відсотків теоретичної межі розміру мережі Ethernet (2500 метрів). Дане обмеження виникає з характеру протоколу CSMA/CD і швидкості передачі 100Мбит/с. <br /> Як вже наголошувалося раніше, передавальна дані робоча станція повинна прослуховувати мережу протягом часу, що дозволяє переконатися в тому, що дані досягли станції призначення. У мережі Ethernet з пропускною спроможністю 10 Мбіт/с (наприклад 10Base5) проміжок часу, необхідний робочій станції для прослуховування мережі на предмет конфлікту, визначається відстанню, яка 512-бітовий кадр (розмір кадру заданий в стандарті Ethernet) пройде за час обробки цього кадру на робочій станції. Для мережі Ethernet з пропускною спроможністю 10 Мбіт/с ця відстань рівно 2500 метрів (див. Мал. 1). <br /> <br /> З іншого боку, той же самий 512-бітовий кадр (стандарт 802.3u задає кадр того ж розміру, що і 802.3, тобто в 512 біт), передаваний робочою станцією в мережі Fast Ethernet, пройде всього 250 м, перш ніж робоча станція завершить його обробку (див. Мал. 2). Якби приймаюча станція була віддалена від передавальної станції на відстань понад 250 м, то кадр міг би вступити в конфлікт з іншим кадром на лінії де-небудь далі, а передавальна станція, завершивши передачу, вже не сприйняла б цей конфлікт. Тому максимальний діаметр мережі 100BaseT складає 250 метрів (див. Рис.3). <br /> <br /> Щоб використовувати допустиму дистанцію, буде потрібно два повторітеля для з'єднання всіх вузлів. Згідно стандарту, максимальна відстань між вузлом і повторітелем складає 100 метрів; у Fast Ethernet, як і в 10BaseT, відстань між концентратором і робочою станцією не повинна перевищувати 100метров. Оскільки сполучні пристрої (повторітелі) вносять додаткові затримки, реальна робоча відстань між вузлами може опинитися ще менше. Тому представляється розумним брати всі відстані з деяким запасом. <br /> Для роботи на великих відстанях доведеться придбати оптичний кабель. Наприклад, устаткування 100BaseFX в напівдуплексному режимі дозволяє з'єднати комутатор з іншим комутатором або кінцевою станцією, що знаходиться на відстані до 450 метрів один від одного. Встановивши повнодуплексний 100BaseFX, можна з'єднати два мережеві пристрої на відстані до двох кілометрів. <br /> <br /> =='''''ВИСНОВКИ'''''==<br /> <br /> Підсумовуючи все вищесказане, відмітимо, що, як нам здається, Fast Ethernet найбільш хороший для вирішення проблем високих пікових навантажень. Наприклад, якщо хтось з користувачів працює з САПР або програмами обробки зображень і потребує підвищення пропускної спроможності, то Fast Ethernet може виявитися хорошим виходом з положення. Проте якщо проблеми викликані надмірним числом користувачів в мережі, то 100BaseT починає гальмувати обмін інформацією при приблизно 50-процентному завантаженні сеті- іншими словами, на тому ж рівні, що і 10BaseT. Але врешті-решт, адже це не більше ніж розширення 10BaseT.<br /> <br /> <br /> [[category:Комп'ютерні мережі]]</div>

ENergyKos https://wiki.cusu.edu.ua/index.php/Fast_Ethernet 2012-09-17T05:03:15Z

<p>ENergyKos: </p> <hr /> <div>'''Fast Ethernet (Швидкий Ethernet)''' - термін, що описує набір стандартів Ethernet для пакетної передачі даних з номінальною швидкістю 100 Мбіт/с, що в 10 разів швидше за початкову для Ethernet швидкість у 10 Мбіт/с. <br /> На сьогодні існують швидші в 10 ([[Gigabit Ethernet]]) і 100 ([[10 Gigabit Ethernet]]) разів стандарти технології Ethernet. 3.6.1. <br /> <br /> <br /> == Історія ==<br /> Класичний 10-мегабитный Ethernet влаштовував більшість користувачів на протязі близько 15 років. Проте на початку 90-х років почала відчуватися його недостатня пропускна спроможність. Для комп'ютерів на процесорах Intel 80286 або 80386 з шинами ISA (8 Мбайт/с) або EISA (32 Мбайт/с) пропускна спроможність сегменту Ethernet складала 1/8 або 1/32 каналу «пам'ять-диск», і це добре узгоджувалося із співвідношенням об'ємів даних, що обробляються локально, і даних, передаваних по мережі. Для могутніших клієнтських станцій з шиною PCI (133 Мбайт/с) ця частка впала до 1/133, що було явно недостатньо. Тому багато сегментів 10-мегабитного Ethernet стали переобтяженими, реакція серверів в них значно впала, а частота виникнення колізій істотно зросла, ще більш знижуючи корисну пропускну спроможність.<br /> <br /> Назріла необхідність в розробці «нового» Ethernet, тобто технології, яка була б такою ж ефективною по співвідношенню ціна/якість при продуктивності 100 Мбіт/с. В результаті пошуків і досліджень фахівці розділилися на два табори, що врешті-решт привело до появи двох нових технологій - Fast Ethernet і 100VG-AnyLAN. Вони відрізняються ступенем спадкоємності з класичним Ethernet.<br /> <br /> У 1992 році група виробників мережевого устаткування, включаючи таких лідерів технології Ethernet, як SynOptics, 3Com і ряд інших, утворили некомерційне об'єднання Fast Ethernet Alliance для розробки стандарту нової технології, яка повинна була в максимально можливому ступені зберегти особливості технології Ethernet.<br /> <br /> Другий табір очолили компанії Hewlett-Packard і AT&amp;T, які запропонували скористатися слушною нагодою для усунення деяких відомих недоліків технології Ethernet. Через деякий час до цих компаній приєдналася компанія IBM, яка внесла свій внесок пропозицією забезпечити в новій технології деяку сумісність з мережами Token Ring.<br /> <br /> У комітеті 802 інститути IEEE в цей же час була сформована дослідницька група для вивчення технічного потенціалу нових високошвидкісних технологій. За період з кінця 1992 року і по кінець 1993 року група IEEE вивчила 100-мегабитные рішення, запропоновані різними виробниками. Разом з пропозиціями Fast Ethernet Alliance група розглянула також і високошвидкісну технологію, запропоновану компаніями Hewlett-Packard і AT&amp;T.<br /> <br /> В центрі дискусій була проблема збереження випадкового методу доступу CSMA/CD. Пропозиція Fast Ethernet Alliance зберігала цей метод і тим самим забезпечувала спадкоємність і узгодженість мереж 10 Мбіт/с і 100 Мбіт/с. Коаліція HP і AT&amp;T, яка мала підтримку значно меншого числа виробників в мережевій індустрії, чим Fast Ethernet Alliance, запропонувала абсолютно новий метод доступу, названий Demand Priority - пріоритетний доступ на вимогу. Він істотно міняв картину поведінки вузлів в мережі, тому не зміг вписатися в технологію Ethernet і стандарт 802.3, і для його стандартизації був організований новий комітет IEEE 802.12.<br /> <br /> Осінню 1995 року обидві технології стали стандартами IEEE. Комітет IEEE 802.3 прийняв специфікацію Fast Ethernet як стандарт 802.3и, який не є самостійним стандартом, а є доповненням до існуючого стандарту 802.3 у вигляді розділів з 21 по 30. Комітет 802.12 прийняв технологію 100VG-AnyLAN, яка використовує новий метод доступу Demand Priority і підтримує кадрів двох форматів - Ethernet і Token Ring.<br /> <br /> =='''Технология''' ==<br /> <br /> В стандарте первых версий (Ethernet v1.0 и Ethernet v2.0) указано, что в качестве передающей среды используется коаксиальный кабель, в дальнейшем появилась возможность использовать витую пару и оптический кабель.<br /> <br /> Причинами перехода на витую пару были:<br /> <br /> возможность работы в дуплексном режиме; <br /> низкая стоимость кабеля «витой пары»; <br /> более высокая надёжность сетей при неисправности в кабеле; <br /> большая помехозащищенность при использовании дифференциального сигнала; <br /> возможность питания по кабелю маломощных узлов, например IP-телефонов (стандарт Power over Ethernet, POE); <br /> отсутствие гальванической связи (прохождения тока) между узлами сети. При использовании коаксиального кабеля в российских условиях, где, как правило, отсутствует заземление компьютеров, применение коаксиального кабеля часто сопровождалось пробоем сетевых карт, и иногда даже полным «выгоранием» системного блока. <br /> Причиной перехода на оптический кабель была необходимость увеличить длину сегмента без повторителей.<br /> <br /> Метод управления доступом (для сети на коаксиальном кабеле) — множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий (CSMA/CD, Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection), скорость передачи данных 10 Мбит/с, размер пакета от 72 до 1526 байт, описаны методы кодирования данных. Режим работы полудуплексный, то есть узел не может одновременно передавать и принимать информацию. Количество узлов в одном разделяемом сегменте сети ограничено предельным значением в 1024 рабочих станции (спецификации физического уровня могут устанавливать более жёсткие ограничения, например, к сегменту тонкого коаксиала может подключаться не более 30 рабочих станций, а к сегменту толстого коаксиала — не более 100). Однако сеть, построенная на одном разделяемом сегменте, становится неэффективной задолго до достижения предельного значения количества узлов, в основном по причине полудуплексного режима работы.<br /> <br /> В 1995 году принят стандарт IEEE 802.3u Fast Ethernet со скоростью 100 Мбит/с и появилась возможность работы в режиме полный дуплекс. В 1997 году был принят стандарт IEEE 802.3z Gigabit Ethernet со скоростью 1000 Мбит/с для передачи по оптоволокну и еще через два года для передачи по витой паре.<br /> <br /> <br /> =='''''Відмінності Fast Ethernet від Ethernet''''' ==<br /> <br /> Всі відмінності технології Fast Ethernet від Ethernet зосереджені на фізичному рівні (мал. 1). Рівні MAC і LLC у Fast Ethernet залишилися абсолютно тими ж, і їх описують колишні глави стандартів 802.3 і 802.2. Тому розглядаючи технологію Fast Ethernet, покажемо тільки кілька варіантів її фізичного рівня.<br /> <br /> [[Файл:11.JPG]]<br /> <br /> =='''''[[Фізичний рівень технології Fast Ethernet]]''''' ==<br /> <br /> Більш складна структура фізичного рівня технології Fast Ethernet викликана тим, що в ній використовуються три варіанти кабельних систем:<br /> <br /> *волоконно-оптичний багатомодовый кабель, використовуються два волокна; <br /> <br /> *кручена пари категорії 5, використовуються дві пари; <br /> <br /> *кручена пари категорії 3, використовуються чотири пари.<br /> <br /> Офіційний стандарт 802.3u встановив три різних специфікації для фізичного рівня Fast Ethernet і дав їм наступні назви : <br /> Фізичний рівень 100Base-FX - багатомодове оптоволокно, два волокна ;<br /> Фізичний рівень 100Base-TX - кручена пара UTP Cat 5 чи STP Type 1, дві пари ;<br /> Фізичний рівень 100Base-T4 - кручена пара UTP Cat 3, чотири пари.<br /> Для всіх трьох стандартів справедливі наступні твердження і характеристики. Формати кадрів технології Fast Ethernet не відрізняються від форматів кадрів технологій 10-мегабітного Ethernet. Міжкадровий інтервал (IPG) дорівнює 0,96 мкс, а бітовий інтервал дорівнює 10 нс. Усі тимчасові параметри алгоритму доступу (інтервал відстрочки, час передачі кадру мінімальної довжини і т.п.), вимірюються в бітових інтервалах, залишилися старими, тому зміни в розділи стандарту, що стосуються рівня MAC, не вносилися. Ознакою вільного стану середовища є передача по ньому символу Idle відповідного надлишкового коду (а не відсутність сигналів, як у стандартах Ethernet 10 Мбіт/с). <br /> Хоча Fast Ethernet і є продовженням стандарту Ethernet, перехід від мережі 10BaseT до 100BaseT не можна розглядати як механічну заміну устаткування - для цього можуть бути потрібно зміни в топології мережі.<br /> <br /> == '''ТРИ ВИДИ FAST ETHERNET''' ==<br /> <br /> Офіційний стандарт 802.3u встановив три різних специфікації для фізичного рівня Fast Ethernet і дав їм наступні назви (рис. 2): <br /> <br /> Фізичний рівень [[100Base-FX]] - багатомодове оптоволокно, два волокна<br /> <br /> Фізичний рівень [[100Base-TX]] - кручена пара UTP Cat 5 чи STP Type 1, дві пари<br /> <br /> Фізичний рівень [[100Base-T4]] - кручена пара UTP Cat 3, чотири пари<br /> <br /> [[Файл:Img002.jpg]]<br /> <br /> Рис. 2 - Структура фізичного рівня Fast Ethernet<br /> <br /> Для всіх трьох стандартів справедливі наступні твердження і характеристики.<br /> <br /> - Формати кадрів технології Fast Ethernet не відрізняються від форматів кадрів технологій 10-мегабитного Ethernet.<br /> <br /> - Міжкадровий інтервал (IPG) рівний 0,96 мкс, а бітовий інтервал рівний 10 нс. Всі тимчасові параметри алгоритму доступу (інтервал відстрочення, час передачі кадру мінімальної довжини і т. п.), зміряні в бітових інтервалах, залишилися колишніми, тому зміни в розділи стандарту, що стосуються рівня MAC, не вносилися.<br /> <br /> - Ознакою вільного стану середовища є передача по ній символу Idle відповідної надмірної коди (а не відсутність сигналів, як в стандартах Ethernet 10 Мбіт/с).<br /> <br /> Фізичний рівень включає три елементи:<br /> <br /> - рівень узгодження (reconciliation sublayer);<br /> <br /> - незалежний від середовища інтерфейс (Media Independent Interface, MII);<br /> <br /> - пристрій фізичного рівня (Physical layer device, PHY).<br /> <br /> Рівень узгодження потрібний для того, щоб рівень MAC, розрахований на інтерфейс AUI, зміг працювати з фізичним рівнем через інтерфейс MII.<br /> <br /> Пристрій фізичного рівня (PHY) полягає, у свою чергу, з декількох підрівнів (див. рис. 1):<br /> <br /> - підрівня логічного кодування даних, такого, що перетворює що поступають від рівня MAC байти в символи коди 4В/5В або 8В/6Т (обидві коди використовуються в технології Fast Ethernet);<br /> <br /> - підрівнів фізичного приєднання і підрівня залежності від фізичного середовища (PMD), які забезпечують формування сигналів відповідно до методу фізичного кодування, наприклад NRZI або MLT-3;<br /> <br /> - підрівня автопереговорів, який дозволяє двом взаємодіючим портам автоматично вибрати найбільш ефективний режим роботи, наприклад, напівдуплексний або повнодуплексний (цей підрівень є факультативним).<br /> <br /> Інтерфейс MII підтримує незалежний від фізичного середовища спосіб обміну даними між підрівнем MAC і підрівнем PHY. Цей інтерфейс аналогічний за призначенням інтерфейсу AUI класичного Ethernet за винятком того, що інтерфейс AUI розташовувався між підрівнем фізичного кодування сигналу (для будь-яких варіантів кабелю використовувався однаковий метод фізичного кодування - манчестерський код) і підрівнем фізичного приєднання до середовища, а інтерфейс Мii розташовується між підрівнем MAC і підрівнями кодування сигналу, яких в стандарті Fast Ethernet три, - FX, ТХ і Т4.<br /> <br /> Роз'їм Мii на відміну від роз'єму AUI має 40 контактів, максимальна довжина кабелю Мii складає один метр. Сигнали, передавані по інтерфейсу Мii, мають амплітуду 5 Ст.<br /> <br /> =='''''БІГУН НА КОРОТКІ ДИСТАНЦІЇ'''''==<br /> <br /> Хоча Fast Ethernet і є продовженням стандарту Ethernet, перехід від мережі 10BaseT до 100BaseT не можна розглядати як механічну заміну устаткування - для цього можуть потрібно зміни в топології мережі. <br /> <br /> Теоретична межа діаметру сегменту мережі Fast Ethernet складає 250 метрів; це всього лише 10 відсотків теоретичної межі розміру мережі Ethernet (2500 метрів). Дане обмеження виникає з характеру протоколу CSMA/CD і швидкості передачі 100Мбит/с. <br /> Як вже наголошувалося раніше, передавальна дані робоча станція повинна прослуховувати мережу протягом часу, що дозволяє переконатися в тому, що дані досягли станції призначення. У мережі Ethernet з пропускною спроможністю 10 Мбіт/с (наприклад 10Base5) проміжок часу, необхідний робочій станції для прослуховування мережі на предмет конфлікту, визначається відстанню, яка 512-бітовий кадр (розмір кадру заданий в стандарті Ethernet) пройде за час обробки цього кадру на робочій станції. Для мережі Ethernet з пропускною спроможністю 10 Мбіт/с ця відстань рівно 2500 метрів (див. Мал. 1). <br /> <br /> З іншого боку, той же самий 512-бітовий кадр (стандарт 802.3u задає кадр того ж розміру, що і 802.3, тобто в 512 біт), передаваний робочою станцією в мережі Fast Ethernet, пройде всього 250 м, перш ніж робоча станція завершить його обробку (див. Мал. 2). Якби приймаюча станція була віддалена від передавальної станції на відстань понад 250 м, то кадр міг би вступити в конфлікт з іншим кадром на лінії де-небудь далі, а передавальна станція, завершивши передачу, вже не сприйняла б цей конфлікт. Тому максимальний діаметр мережі 100BaseT складає 250 метрів (див. Рис.3). <br /> <br /> Щоб використовувати допустиму дистанцію, буде потрібно два повторітеля для з'єднання всіх вузлів. Згідно стандарту, максимальна відстань між вузлом і повторітелем складає 100 метрів; у Fast Ethernet, як і в 10BaseT, відстань між концентратором і робочою станцією не повинна перевищувати 100метров. Оскільки сполучні пристрої (повторітелі) вносять додаткові затримки, реальна робоча відстань між вузлами може опинитися ще менше. Тому представляється розумним брати всі відстані з деяким запасом. <br /> Для роботи на великих відстанях доведеться придбати оптичний кабель. Наприклад, устаткування 100BaseFX в напівдуплексному режимі дозволяє з'єднати комутатор з іншим комутатором або кінцевою станцією, що знаходиться на відстані до 450 метрів один від одного. Встановивши повнодуплексний 100BaseFX, можна з'єднати два мережеві пристрої на відстані до двох кілометрів. <br /> <br /> =='''''ВИСНОВКИ'''''==<br /> <br /> Підсумовуючи все вищесказане, відмітимо, що, як нам здається, Fast Ethernet найбільш хороший для вирішення проблем високих пікових навантажень. Наприклад, якщо хтось з користувачів працює з САПР або програмами обробки зображень і потребує підвищення пропускної спроможності, то Fast Ethernet може виявитися хорошим виходом з положення. Проте якщо проблеми викликані надмірним числом користувачів в мережі, то 100BaseT починає гальмувати обмін інформацією при приблизно 50-процентному завантаженні сеті- іншими словами, на тому ж рівні, що і 10BaseT. Але врешті-решт, адже це не більше ніж розширення 10BaseT.<br /> <br /> <br /> [[category:Комп'ютерні мережі]]</div>

ENergyKos https://wiki.cusu.edu.ua/index.php/%D0%A4%D0%B0%D0%B9%D0%BB:Img007.jpg 2012-09-17T05:01:33Z

<p>ENergyKos: </p> <hr /> <div></div>

ENergyKos https://wiki.cusu.edu.ua/index.php/%D0%A4%D0%B0%D0%B9%D0%BB:Img006.jpg 2012-09-17T05:00:58Z

<p>ENergyKos: </p> <hr /> <div></div>

ENergyKos https://wiki.cusu.edu.ua/index.php/%D0%A4%D0%B0%D0%B9%D0%BB:Img005.jpg 2012-09-17T04:58:15Z

<p>ENergyKos: </p> <hr /> <div></div>

ENergyKos https://wiki.cusu.edu.ua/index.php/%D0%A4%D0%B0%D0%B9%D0%BB:Img004.jpg 2012-09-17T04:54:33Z

<p>ENergyKos: </p> <hr /> <div></div>

ENergyKos https://wiki.cusu.edu.ua/index.php/%D0%A4%D0%B0%D0%B9%D0%BB:Img003.jpg 2012-09-17T04:52:33Z

<p>ENergyKos: </p> <hr /> <div></div>

ENergyKos https://wiki.cusu.edu.ua/index.php/Fast_Ethernet 2012-09-17T04:50:06Z

<p>ENergyKos: /* ТРИ ВИДИ FAST ETHERNET */</p> <hr /> <div>'''Fast Ethernet (Швидкий Ethernet)''' - термін, що описує набір стандартів Ethernet для пакетної передачі даних з номінальною швидкістю 100 Мбіт/с, що в 10 разів швидше за початкову для Ethernet швидкість у 10 Мбіт/с. <br /> На сьогодні існують швидші в 10 ([[Gigabit Ethernet]]) і 100 ([[10 Gigabit Ethernet]]) разів стандарти технології Ethernet. 3.6.1. <br /> <br /> <br /> == Історія ==<br /> Класичний 10-мегабитный Ethernet влаштовував більшість користувачів на протязі близько 15 років. Проте на початку 90-х років почала відчуватися його недостатня пропускна спроможність. Для комп'ютерів на процесорах Intel 80286 або 80386 з шинами ISA (8 Мбайт/с) або EISA (32 Мбайт/с) пропускна спроможність сегменту Ethernet складала 1/8 або 1/32 каналу «пам'ять-диск», і це добре узгоджувалося із співвідношенням об'ємів даних, що обробляються локально, і даних, передаваних по мережі. Для могутніших клієнтських станцій з шиною PCI (133 Мбайт/с) ця частка впала до 1/133, що було явно недостатньо. Тому багато сегментів 10-мегабитного Ethernet стали переобтяженими, реакція серверів в них значно впала, а частота виникнення колізій істотно зросла, ще більш знижуючи корисну пропускну спроможність.<br /> <br /> Назріла необхідність в розробці «нового» Ethernet, тобто технології, яка була б такою ж ефективною по співвідношенню ціна/якість при продуктивності 100 Мбіт/с. В результаті пошуків і досліджень фахівці розділилися на два табори, що врешті-решт привело до появи двох нових технологій - Fast Ethernet і 100VG-AnyLAN. Вони відрізняються ступенем спадкоємності з класичним Ethernet.<br /> <br /> У 1992 році група виробників мережевого устаткування, включаючи таких лідерів технології Ethernet, як SynOptics, 3Com і ряд інших, утворили некомерційне об'єднання Fast Ethernet Alliance для розробки стандарту нової технології, яка повинна була в максимально можливому ступені зберегти особливості технології Ethernet.<br /> <br /> Другий табір очолили компанії Hewlett-Packard і AT&amp;T, які запропонували скористатися слушною нагодою для усунення деяких відомих недоліків технології Ethernet. Через деякий час до цих компаній приєдналася компанія IBM, яка внесла свій внесок пропозицією забезпечити в новій технології деяку сумісність з мережами Token Ring.<br /> <br /> У комітеті 802 інститути IEEE в цей же час була сформована дослідницька група для вивчення технічного потенціалу нових високошвидкісних технологій. За період з кінця 1992 року і по кінець 1993 року група IEEE вивчила 100-мегабитные рішення, запропоновані різними виробниками. Разом з пропозиціями Fast Ethernet Alliance група розглянула також і високошвидкісну технологію, запропоновану компаніями Hewlett-Packard і AT&amp;T.<br /> <br /> В центрі дискусій була проблема збереження випадкового методу доступу CSMA/CD. Пропозиція Fast Ethernet Alliance зберігала цей метод і тим самим забезпечувала спадкоємність і узгодженість мереж 10 Мбіт/с і 100 Мбіт/с. Коаліція HP і AT&amp;T, яка мала підтримку значно меншого числа виробників в мережевій індустрії, чим Fast Ethernet Alliance, запропонувала абсолютно новий метод доступу, названий Demand Priority - пріоритетний доступ на вимогу. Він істотно міняв картину поведінки вузлів в мережі, тому не зміг вписатися в технологію Ethernet і стандарт 802.3, і для його стандартизації був організований новий комітет IEEE 802.12.<br /> <br /> Осінню 1995 року обидві технології стали стандартами IEEE. Комітет IEEE 802.3 прийняв специфікацію Fast Ethernet як стандарт 802.3и, який не є самостійним стандартом, а є доповненням до існуючого стандарту 802.3 у вигляді розділів з 21 по 30. Комітет 802.12 прийняв технологію 100VG-AnyLAN, яка використовує новий метод доступу Demand Priority і підтримує кадрів двох форматів - Ethernet і Token Ring.<br /> <br /> =='''Технология''' ==<br /> <br /> В стандарте первых версий (Ethernet v1.0 и Ethernet v2.0) указано, что в качестве передающей среды используется коаксиальный кабель, в дальнейшем появилась возможность использовать витую пару и оптический кабель.<br /> <br /> Причинами перехода на витую пару были:<br /> <br /> возможность работы в дуплексном режиме; <br /> низкая стоимость кабеля «витой пары»; <br /> более высокая надёжность сетей при неисправности в кабеле; <br /> большая помехозащищенность при использовании дифференциального сигнала; <br /> возможность питания по кабелю маломощных узлов, например IP-телефонов (стандарт Power over Ethernet, POE); <br /> отсутствие гальванической связи (прохождения тока) между узлами сети. При использовании коаксиального кабеля в российских условиях, где, как правило, отсутствует заземление компьютеров, применение коаксиального кабеля часто сопровождалось пробоем сетевых карт, и иногда даже полным «выгоранием» системного блока. <br /> Причиной перехода на оптический кабель была необходимость увеличить длину сегмента без повторителей.<br /> <br /> Метод управления доступом (для сети на коаксиальном кабеле) — множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий (CSMA/CD, Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection), скорость передачи данных 10 Мбит/с, размер пакета от 72 до 1526 байт, описаны методы кодирования данных. Режим работы полудуплексный, то есть узел не может одновременно передавать и принимать информацию. Количество узлов в одном разделяемом сегменте сети ограничено предельным значением в 1024 рабочих станции (спецификации физического уровня могут устанавливать более жёсткие ограничения, например, к сегменту тонкого коаксиала может подключаться не более 30 рабочих станций, а к сегменту толстого коаксиала — не более 100). Однако сеть, построенная на одном разделяемом сегменте, становится неэффективной задолго до достижения предельного значения количества узлов, в основном по причине полудуплексного режима работы.<br /> <br /> В 1995 году принят стандарт IEEE 802.3u Fast Ethernet со скоростью 100 Мбит/с и появилась возможность работы в режиме полный дуплекс. В 1997 году был принят стандарт IEEE 802.3z Gigabit Ethernet со скоростью 1000 Мбит/с для передачи по оптоволокну и еще через два года для передачи по витой паре.<br /> <br /> <br /> =='''''Відмінності Fast Ethernet від Ethernet''''' ==<br /> <br /> Всі відмінності технології Fast Ethernet від Ethernet зосереджені на фізичному рівні (мал. 1). Рівні MAC і LLC у Fast Ethernet залишилися абсолютно тими ж, і їх описують колишні глави стандартів 802.3 і 802.2. Тому розглядаючи технологію Fast Ethernet, покажемо тільки кілька варіантів її фізичного рівня.<br /> <br /> [[Файл:11.JPG]]<br /> <br /> =='''''[[Фізичний рівень технології Fast Ethernet]]''''' ==<br /> <br /> Більш складна структура фізичного рівня технології Fast Ethernet викликана тим, що в ній використовуються три варіанти кабельних систем:<br /> <br /> *волоконно-оптичний багатомодовый кабель, використовуються два волокна; <br /> <br /> *кручена пари категорії 5, використовуються дві пари; <br /> <br /> *кручена пари категорії 3, використовуються чотири пари.<br /> <br /> Коаксіальний кабель, що дав світу першу мережу Ethernet, у число дозволених середовищ передачі даних нової технології Fast Ethernet не потрапив. <br /> <br /> == '''ТРИ ВИДИ FAST ETHERNET''' ==<br /> <br /> Офіційний стандарт 802.3u встановив три різних специфікації для фізичного рівня Fast Ethernet і дав їм наступні назви (рис. 2): <br /> <br /> Фізичний рівень [[100Base-FX]] - багатомодове оптоволокно, два волокна<br /> <br /> Фізичний рівень [[100Base-TX]] - кручена пара UTP Cat 5 чи STP Type 1, дві пари<br /> <br /> Фізичний рівень [[100Base-T4]] - кручена пара UTP Cat 3, чотири пари<br /> <br /> [[Файл:Img002.jpg]]<br /> <br /> Рис. 2 - Структура фізичного рівня Fast Ethernet<br /> <br /> Для всіх трьох стандартів справедливі наступні твердження і характеристики.<br /> <br /> - Формати кадрів технології Fast Ethernet не відрізняються від форматів кадрів технологій 10-мегабитного Ethernet.<br /> <br /> - Міжкадровий інтервал (IPG) рівний 0,96 мкс, а бітовий інтервал рівний 10 нс. Всі тимчасові параметри алгоритму доступу (інтервал відстрочення, час передачі кадру мінімальної довжини і т. п.), зміряні в бітових інтервалах, залишилися колишніми, тому зміни в розділи стандарту, що стосуються рівня MAC, не вносилися.<br /> <br /> - Ознакою вільного стану середовища є передача по ній символу Idle відповідної надмірної коди (а не відсутність сигналів, як в стандартах Ethernet 10 Мбіт/с).<br /> <br /> Фізичний рівень включає три елементи:<br /> <br /> - рівень узгодження (reconciliation sublayer);<br /> <br /> - незалежний від середовища інтерфейс (Media Independent Interface, MII);<br /> <br /> - пристрій фізичного рівня (Physical layer device, PHY).<br /> <br /> Рівень узгодження потрібний для того, щоб рівень MAC, розрахований на інтерфейс AUI, зміг працювати з фізичним рівнем через інтерфейс MII.<br /> <br /> Пристрій фізичного рівня (PHY) полягає, у свою чергу, з декількох підрівнів (див. рис. 1):<br /> <br /> - підрівня логічного кодування даних, такого, що перетворює що поступають від рівня MAC байти в символи коди 4В/5В або 8В/6Т (обидві коди використовуються в технології Fast Ethernet);<br /> <br /> - підрівнів фізичного приєднання і підрівня залежності від фізичного середовища (PMD), які забезпечують формування сигналів відповідно до методу фізичного кодування, наприклад NRZI або MLT-3;<br /> <br /> - підрівня автопереговорів, який дозволяє двом взаємодіючим портам автоматично вибрати найбільш ефективний режим роботи, наприклад, напівдуплексний або повнодуплексний (цей підрівень є факультативним).<br /> <br /> Інтерфейс MII підтримує незалежний від фізичного середовища спосіб обміну даними між підрівнем MAC і підрівнем PHY. Цей інтерфейс аналогічний за призначенням інтерфейсу AUI класичного Ethernet за винятком того, що інтерфейс AUI розташовувався між підрівнем фізичного кодування сигналу (для будь-яких варіантів кабелю використовувався однаковий метод фізичного кодування - манчестерський код) і підрівнем фізичного приєднання до середовища, а інтерфейс Мii розташовується між підрівнем MAC і підрівнями кодування сигналу, яких в стандарті Fast Ethernet три, - FX, ТХ і Т4.<br /> <br /> Роз'їм Мii на відміну від роз'єму AUI має 40 контактів, максимальна довжина кабелю Мii складає один метр. Сигнали, передавані по інтерфейсу Мii, мають амплітуду 5 Ст.<br /> <br /> =='''''БІГУН НА КОРОТКІ ДИСТАНЦІЇ'''''==<br /> <br /> Хоча Fast Ethernet і є продовженням стандарту Ethernet, перехід від мережі 10BaseT до 100BaseT не можна розглядати як механічну заміну устаткування - для цього можуть потрібно зміни в топології мережі. <br /> <br /> Теоретична межа діаметру сегменту мережі Fast Ethernet складає 250 метрів; це всього лише 10 відсотків теоретичної межі розміру мережі Ethernet (2500 метрів). Дане обмеження виникає з характеру протоколу CSMA/CD і швидкості передачі 100Мбит/с. <br /> Як вже наголошувалося раніше, передавальна дані робоча станція повинна прослуховувати мережу протягом часу, що дозволяє переконатися в тому, що дані досягли станції призначення. У мережі Ethernet з пропускною спроможністю 10 Мбіт/с (наприклад 10Base5) проміжок часу, необхідний робочій станції для прослуховування мережі на предмет конфлікту, визначається відстанню, яка 512-бітовий кадр (розмір кадру заданий в стандарті Ethernet) пройде за час обробки цього кадру на робочій станції. Для мережі Ethernet з пропускною спроможністю 10 Мбіт/с ця відстань рівно 2500 метрів (див. Мал. 1). <br /> <br /> З іншого боку, той же самий 512-бітовий кадр (стандарт 802.3u задає кадр того ж розміру, що і 802.3, тобто в 512 біт), передаваний робочою станцією в мережі Fast Ethernet, пройде всього 250 м, перш ніж робоча станція завершить його обробку (див. Мал. 2). Якби приймаюча станція була віддалена від передавальної станції на відстань понад 250 м, то кадр міг би вступити в конфлікт з іншим кадром на лінії де-небудь далі, а передавальна станція, завершивши передачу, вже не сприйняла б цей конфлікт. Тому максимальний діаметр мережі 100BaseT складає 250 метрів (див. Рис.3). <br /> <br /> Щоб використовувати допустиму дистанцію, буде потрібно два повторітеля для з'єднання всіх вузлів. Згідно стандарту, максимальна відстань між вузлом і повторітелем складає 100 метрів; у Fast Ethernet, як і в 10BaseT, відстань між концентратором і робочою станцією не повинна перевищувати 100метров. Оскільки сполучні пристрої (повторітелі) вносять додаткові затримки, реальна робоча відстань між вузлами може опинитися ще менше. Тому представляється розумним брати всі відстані з деяким запасом. <br /> Для роботи на великих відстанях доведеться придбати оптичний кабель. Наприклад, устаткування 100BaseFX в напівдуплексному режимі дозволяє з'єднати комутатор з іншим комутатором або кінцевою станцією, що знаходиться на відстані до 450 метрів один від одного. Встановивши повнодуплексний 100BaseFX, можна з'єднати два мережеві пристрої на відстані до двох кілометрів. <br /> <br /> =='''''ВИСНОВКИ'''''==<br /> <br /> Підсумовуючи все вищесказане, відмітимо, що, як нам здається, Fast Ethernet найбільш хороший для вирішення проблем високих пікових навантажень. Наприклад, якщо хтось з користувачів працює з САПР або програмами обробки зображень і потребує підвищення пропускної спроможності, то Fast Ethernet може виявитися хорошим виходом з положення. Проте якщо проблеми викликані надмірним числом користувачів в мережі, то 100BaseT починає гальмувати обмін інформацією при приблизно 50-процентному завантаженні сеті- іншими словами, на тому ж рівні, що і 10BaseT. Але врешті-решт, адже це не більше ніж розширення 10BaseT.<br /> <br /> <br /> [[category:Комп'ютерні мережі]]</div>

ENergyKos https://wiki.cusu.edu.ua/index.php/Fast_Ethernet 2012-09-17T04:46:57Z

<p>ENergyKos: /* ТРИ ВИДИ FAST ETHERNET */</p> <hr /> <div>'''Fast Ethernet (Швидкий Ethernet)''' - термін, що описує набір стандартів Ethernet для пакетної передачі даних з номінальною швидкістю 100 Мбіт/с, що в 10 разів швидше за початкову для Ethernet швидкість у 10 Мбіт/с. <br /> На сьогодні існують швидші в 10 ([[Gigabit Ethernet]]) і 100 ([[10 Gigabit Ethernet]]) разів стандарти технології Ethernet. 3.6.1. <br /> <br /> <br /> == Історія ==<br /> Класичний 10-мегабитный Ethernet влаштовував більшість користувачів на протязі близько 15 років. Проте на початку 90-х років почала відчуватися його недостатня пропускна спроможність. Для комп'ютерів на процесорах Intel 80286 або 80386 з шинами ISA (8 Мбайт/с) або EISA (32 Мбайт/с) пропускна спроможність сегменту Ethernet складала 1/8 або 1/32 каналу «пам'ять-диск», і це добре узгоджувалося із співвідношенням об'ємів даних, що обробляються локально, і даних, передаваних по мережі. Для могутніших клієнтських станцій з шиною PCI (133 Мбайт/с) ця частка впала до 1/133, що було явно недостатньо. Тому багато сегментів 10-мегабитного Ethernet стали переобтяженими, реакція серверів в них значно впала, а частота виникнення колізій істотно зросла, ще більш знижуючи корисну пропускну спроможність.<br /> <br /> Назріла необхідність в розробці «нового» Ethernet, тобто технології, яка була б такою ж ефективною по співвідношенню ціна/якість при продуктивності 100 Мбіт/с. В результаті пошуків і досліджень фахівці розділилися на два табори, що врешті-решт привело до появи двох нових технологій - Fast Ethernet і 100VG-AnyLAN. Вони відрізняються ступенем спадкоємності з класичним Ethernet.<br /> <br /> У 1992 році група виробників мережевого устаткування, включаючи таких лідерів технології Ethernet, як SynOptics, 3Com і ряд інших, утворили некомерційне об'єднання Fast Ethernet Alliance для розробки стандарту нової технології, яка повинна була в максимально можливому ступені зберегти особливості технології Ethernet.<br /> <br /> Другий табір очолили компанії Hewlett-Packard і AT&amp;T, які запропонували скористатися слушною нагодою для усунення деяких відомих недоліків технології Ethernet. Через деякий час до цих компаній приєдналася компанія IBM, яка внесла свій внесок пропозицією забезпечити в новій технології деяку сумісність з мережами Token Ring.<br /> <br /> У комітеті 802 інститути IEEE в цей же час була сформована дослідницька група для вивчення технічного потенціалу нових високошвидкісних технологій. За період з кінця 1992 року і по кінець 1993 року група IEEE вивчила 100-мегабитные рішення, запропоновані різними виробниками. Разом з пропозиціями Fast Ethernet Alliance група розглянула також і високошвидкісну технологію, запропоновану компаніями Hewlett-Packard і AT&amp;T.<br /> <br /> В центрі дискусій була проблема збереження випадкового методу доступу CSMA/CD. Пропозиція Fast Ethernet Alliance зберігала цей метод і тим самим забезпечувала спадкоємність і узгодженість мереж 10 Мбіт/с і 100 Мбіт/с. Коаліція HP і AT&amp;T, яка мала підтримку значно меншого числа виробників в мережевій індустрії, чим Fast Ethernet Alliance, запропонувала абсолютно новий метод доступу, названий Demand Priority - пріоритетний доступ на вимогу. Він істотно міняв картину поведінки вузлів в мережі, тому не зміг вписатися в технологію Ethernet і стандарт 802.3, і для його стандартизації був організований новий комітет IEEE 802.12.<br /> <br /> Осінню 1995 року обидві технології стали стандартами IEEE. Комітет IEEE 802.3 прийняв специфікацію Fast Ethernet як стандарт 802.3и, який не є самостійним стандартом, а є доповненням до існуючого стандарту 802.3 у вигляді розділів з 21 по 30. Комітет 802.12 прийняв технологію 100VG-AnyLAN, яка використовує новий метод доступу Demand Priority і підтримує кадрів двох форматів - Ethernet і Token Ring.<br /> <br /> =='''Технология''' ==<br /> <br /> В стандарте первых версий (Ethernet v1.0 и Ethernet v2.0) указано, что в качестве передающей среды используется коаксиальный кабель, в дальнейшем появилась возможность использовать витую пару и оптический кабель.<br /> <br /> Причинами перехода на витую пару были:<br /> <br /> возможность работы в дуплексном режиме; <br /> низкая стоимость кабеля «витой пары»; <br /> более высокая надёжность сетей при неисправности в кабеле; <br /> большая помехозащищенность при использовании дифференциального сигнала; <br /> возможность питания по кабелю маломощных узлов, например IP-телефонов (стандарт Power over Ethernet, POE); <br /> отсутствие гальванической связи (прохождения тока) между узлами сети. При использовании коаксиального кабеля в российских условиях, где, как правило, отсутствует заземление компьютеров, применение коаксиального кабеля часто сопровождалось пробоем сетевых карт, и иногда даже полным «выгоранием» системного блока. <br /> Причиной перехода на оптический кабель была необходимость увеличить длину сегмента без повторителей.<br /> <br /> Метод управления доступом (для сети на коаксиальном кабеле) — множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий (CSMA/CD, Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection), скорость передачи данных 10 Мбит/с, размер пакета от 72 до 1526 байт, описаны методы кодирования данных. Режим работы полудуплексный, то есть узел не может одновременно передавать и принимать информацию. Количество узлов в одном разделяемом сегменте сети ограничено предельным значением в 1024 рабочих станции (спецификации физического уровня могут устанавливать более жёсткие ограничения, например, к сегменту тонкого коаксиала может подключаться не более 30 рабочих станций, а к сегменту толстого коаксиала — не более 100). Однако сеть, построенная на одном разделяемом сегменте, становится неэффективной задолго до достижения предельного значения количества узлов, в основном по причине полудуплексного режима работы.<br /> <br /> В 1995 году принят стандарт IEEE 802.3u Fast Ethernet со скоростью 100 Мбит/с и появилась возможность работы в режиме полный дуплекс. В 1997 году был принят стандарт IEEE 802.3z Gigabit Ethernet со скоростью 1000 Мбит/с для передачи по оптоволокну и еще через два года для передачи по витой паре.<br /> <br /> <br /> =='''''Відмінності Fast Ethernet від Ethernet''''' ==<br /> <br /> Всі відмінності технології Fast Ethernet від Ethernet зосереджені на фізичному рівні (мал. 1). Рівні MAC і LLC у Fast Ethernet залишилися абсолютно тими ж, і їх описують колишні глави стандартів 802.3 і 802.2. Тому розглядаючи технологію Fast Ethernet, покажемо тільки кілька варіантів її фізичного рівня.<br /> <br /> [[Файл:11.JPG]]<br /> <br /> =='''''[[Фізичний рівень технології Fast Ethernet]]''''' ==<br /> <br /> Більш складна структура фізичного рівня технології Fast Ethernet викликана тим, що в ній використовуються три варіанти кабельних систем:<br /> <br /> *волоконно-оптичний багатомодовый кабель, використовуються два волокна; <br /> <br /> *кручена пари категорії 5, використовуються дві пари; <br /> <br /> *кручена пари категорії 3, використовуються чотири пари.<br /> <br /> Коаксіальний кабель, що дав світу першу мережу Ethernet, у число дозволених середовищ передачі даних нової технології Fast Ethernet не потрапив. <br /> <br /> == '''ТРИ ВИДИ FAST ETHERNET''' ==<br /> <br /> Офіційний стандарт 802.3u встановив три різних специфікації для фізичного рівня Fast Ethernet і дав їм наступні назви (рис. 2): <br /> <br /> Фізичний рівень [[100Base-FX]] - багатомодове оптоволокно, два волокна<br /> <br /> Фізичний рівень [[100Base-TX]] - кручена пара UTP Cat 5 чи STP Type 1, дві пари<br /> <br /> Фізичний рівень [[100Base-T4]] - кручена пара UTP Cat 3, чотири пари<br /> <br /> Для всіх трьох стандартів справедливі наступні твердження і характеристики. Формати кадрів технології Fast Ethernet не відрізняються від форматів кадрів технологій 10-мегабітного Ethernet. Міжкадровий інтервал (IPG) дорівнює 0,96 мкс, а бітовий інтервал дорівнює 10 нс. Усі тимчасові параметри алгоритму доступу (інтервал відстрочки, час передачі кадру мінімальної довжини і т.п.), вимірюються в бітових інтервалах, залишилися старими, тому зміни в розділи стандарту, що стосуються рівня MAC, не вносилися. Ознакою вільного стану середовища є передача по ньому символу Idle відповідного надлишкового коду (а не відсутність сигналів, як у стандартах Ethernet 10 Мбіт/с).<br /> <br /> [[Файл:Img002.jpg]]<br /> <br /> Рис. 2 - Структура фізичного рівня Fast Ethernet<br /> <br /> =='''''БІГУН НА КОРОТКІ ДИСТАНЦІЇ'''''==<br /> <br /> Хоча Fast Ethernet і є продовженням стандарту Ethernet, перехід від мережі 10BaseT до 100BaseT не можна розглядати як механічну заміну устаткування - для цього можуть потрібно зміни в топології мережі. <br /> <br /> Теоретична межа діаметру сегменту мережі Fast Ethernet складає 250 метрів; це всього лише 10 відсотків теоретичної межі розміру мережі Ethernet (2500 метрів). Дане обмеження виникає з характеру протоколу CSMA/CD і швидкості передачі 100Мбит/с. <br /> Як вже наголошувалося раніше, передавальна дані робоча станція повинна прослуховувати мережу протягом часу, що дозволяє переконатися в тому, що дані досягли станції призначення. У мережі Ethernet з пропускною спроможністю 10 Мбіт/с (наприклад 10Base5) проміжок часу, необхідний робочій станції для прослуховування мережі на предмет конфлікту, визначається відстанню, яка 512-бітовий кадр (розмір кадру заданий в стандарті Ethernet) пройде за час обробки цього кадру на робочій станції. Для мережі Ethernet з пропускною спроможністю 10 Мбіт/с ця відстань рівно 2500 метрів (див. Мал. 1). <br /> <br /> З іншого боку, той же самий 512-бітовий кадр (стандарт 802.3u задає кадр того ж розміру, що і 802.3, тобто в 512 біт), передаваний робочою станцією в мережі Fast Ethernet, пройде всього 250 м, перш ніж робоча станція завершить його обробку (див. Мал. 2). Якби приймаюча станція була віддалена від передавальної станції на відстань понад 250 м, то кадр міг би вступити в конфлікт з іншим кадром на лінії де-небудь далі, а передавальна станція, завершивши передачу, вже не сприйняла б цей конфлікт. Тому максимальний діаметр мережі 100BaseT складає 250 метрів (див. Рис.3). <br /> <br /> Щоб використовувати допустиму дистанцію, буде потрібно два повторітеля для з'єднання всіх вузлів. Згідно стандарту, максимальна відстань між вузлом і повторітелем складає 100 метрів; у Fast Ethernet, як і в 10BaseT, відстань між концентратором і робочою станцією не повинна перевищувати 100метров. Оскільки сполучні пристрої (повторітелі) вносять додаткові затримки, реальна робоча відстань між вузлами може опинитися ще менше. Тому представляється розумним брати всі відстані з деяким запасом. <br /> Для роботи на великих відстанях доведеться придбати оптичний кабель. Наприклад, устаткування 100BaseFX в напівдуплексному режимі дозволяє з'єднати комутатор з іншим комутатором або кінцевою станцією, що знаходиться на відстані до 450 метрів один від одного. Встановивши повнодуплексний 100BaseFX, можна з'єднати два мережеві пристрої на відстані до двох кілометрів. <br /> <br /> =='''''ВИСНОВКИ'''''==<br /> <br /> Підсумовуючи все вищесказане, відмітимо, що, як нам здається, Fast Ethernet найбільш хороший для вирішення проблем високих пікових навантажень. Наприклад, якщо хтось з користувачів працює з САПР або програмами обробки зображень і потребує підвищення пропускної спроможності, то Fast Ethernet може виявитися хорошим виходом з положення. Проте якщо проблеми викликані надмірним числом користувачів в мережі, то 100BaseT починає гальмувати обмін інформацією при приблизно 50-процентному завантаженні сеті- іншими словами, на тому ж рівні, що і 10BaseT. Але врешті-решт, адже це не більше ніж розширення 10BaseT.<br /> <br /> <br /> [[category:Комп'ютерні мережі]]</div>

ENergyKos https://wiki.cusu.edu.ua/index.php/Fast_Ethernet 2012-09-17T04:46:45Z

<p>ENergyKos: /* ТРИ ВИДИ FAST ETHERNET */</p> <hr /> <div>'''Fast Ethernet (Швидкий Ethernet)''' - термін, що описує набір стандартів Ethernet для пакетної передачі даних з номінальною швидкістю 100 Мбіт/с, що в 10 разів швидше за початкову для Ethernet швидкість у 10 Мбіт/с. <br /> На сьогодні існують швидші в 10 ([[Gigabit Ethernet]]) і 100 ([[10 Gigabit Ethernet]]) разів стандарти технології Ethernet. 3.6.1. <br /> <br /> <br /> == Історія ==<br /> Класичний 10-мегабитный Ethernet влаштовував більшість користувачів на протязі близько 15 років. Проте на початку 90-х років почала відчуватися його недостатня пропускна спроможність. Для комп'ютерів на процесорах Intel 80286 або 80386 з шинами ISA (8 Мбайт/с) або EISA (32 Мбайт/с) пропускна спроможність сегменту Ethernet складала 1/8 або 1/32 каналу «пам'ять-диск», і це добре узгоджувалося із співвідношенням об'ємів даних, що обробляються локально, і даних, передаваних по мережі. Для могутніших клієнтських станцій з шиною PCI (133 Мбайт/с) ця частка впала до 1/133, що було явно недостатньо. Тому багато сегментів 10-мегабитного Ethernet стали переобтяженими, реакція серверів в них значно впала, а частота виникнення колізій істотно зросла, ще більш знижуючи корисну пропускну спроможність.<br /> <br /> Назріла необхідність в розробці «нового» Ethernet, тобто технології, яка була б такою ж ефективною по співвідношенню ціна/якість при продуктивності 100 Мбіт/с. В результаті пошуків і досліджень фахівці розділилися на два табори, що врешті-решт привело до появи двох нових технологій - Fast Ethernet і 100VG-AnyLAN. Вони відрізняються ступенем спадкоємності з класичним Ethernet.<br /> <br /> У 1992 році група виробників мережевого устаткування, включаючи таких лідерів технології Ethernet, як SynOptics, 3Com і ряд інших, утворили некомерційне об'єднання Fast Ethernet Alliance для розробки стандарту нової технології, яка повинна була в максимально можливому ступені зберегти особливості технології Ethernet.<br /> <br /> Другий табір очолили компанії Hewlett-Packard і AT&amp;T, які запропонували скористатися слушною нагодою для усунення деяких відомих недоліків технології Ethernet. Через деякий час до цих компаній приєдналася компанія IBM, яка внесла свій внесок пропозицією забезпечити в новій технології деяку сумісність з мережами Token Ring.<br /> <br /> У комітеті 802 інститути IEEE в цей же час була сформована дослідницька група для вивчення технічного потенціалу нових високошвидкісних технологій. За період з кінця 1992 року і по кінець 1993 року група IEEE вивчила 100-мегабитные рішення, запропоновані різними виробниками. Разом з пропозиціями Fast Ethernet Alliance група розглянула також і високошвидкісну технологію, запропоновану компаніями Hewlett-Packard і AT&amp;T.<br /> <br /> В центрі дискусій була проблема збереження випадкового методу доступу CSMA/CD. Пропозиція Fast Ethernet Alliance зберігала цей метод і тим самим забезпечувала спадкоємність і узгодженість мереж 10 Мбіт/с і 100 Мбіт/с. Коаліція HP і AT&amp;T, яка мала підтримку значно меншого числа виробників в мережевій індустрії, чим Fast Ethernet Alliance, запропонувала абсолютно новий метод доступу, названий Demand Priority - пріоритетний доступ на вимогу. Він істотно міняв картину поведінки вузлів в мережі, тому не зміг вписатися в технологію Ethernet і стандарт 802.3, і для його стандартизації був організований новий комітет IEEE 802.12.<br /> <br /> Осінню 1995 року обидві технології стали стандартами IEEE. Комітет IEEE 802.3 прийняв специфікацію Fast Ethernet як стандарт 802.3и, який не є самостійним стандартом, а є доповненням до існуючого стандарту 802.3 у вигляді розділів з 21 по 30. Комітет 802.12 прийняв технологію 100VG-AnyLAN, яка використовує новий метод доступу Demand Priority і підтримує кадрів двох форматів - Ethernet і Token Ring.<br /> <br /> =='''Технология''' ==<br /> <br /> В стандарте первых версий (Ethernet v1.0 и Ethernet v2.0) указано, что в качестве передающей среды используется коаксиальный кабель, в дальнейшем появилась возможность использовать витую пару и оптический кабель.<br /> <br /> Причинами перехода на витую пару были:<br /> <br /> возможность работы в дуплексном режиме; <br /> низкая стоимость кабеля «витой пары»; <br /> более высокая надёжность сетей при неисправности в кабеле; <br /> большая помехозащищенность при использовании дифференциального сигнала; <br /> возможность питания по кабелю маломощных узлов, например IP-телефонов (стандарт Power over Ethernet, POE); <br /> отсутствие гальванической связи (прохождения тока) между узлами сети. При использовании коаксиального кабеля в российских условиях, где, как правило, отсутствует заземление компьютеров, применение коаксиального кабеля часто сопровождалось пробоем сетевых карт, и иногда даже полным «выгоранием» системного блока. <br /> Причиной перехода на оптический кабель была необходимость увеличить длину сегмента без повторителей.<br /> <br /> Метод управления доступом (для сети на коаксиальном кабеле) — множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий (CSMA/CD, Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection), скорость передачи данных 10 Мбит/с, размер пакета от 72 до 1526 байт, описаны методы кодирования данных. Режим работы полудуплексный, то есть узел не может одновременно передавать и принимать информацию. Количество узлов в одном разделяемом сегменте сети ограничено предельным значением в 1024 рабочих станции (спецификации физического уровня могут устанавливать более жёсткие ограничения, например, к сегменту тонкого коаксиала может подключаться не более 30 рабочих станций, а к сегменту толстого коаксиала — не более 100). Однако сеть, построенная на одном разделяемом сегменте, становится неэффективной задолго до достижения предельного значения количества узлов, в основном по причине полудуплексного режима работы.<br /> <br /> В 1995 году принят стандарт IEEE 802.3u Fast Ethernet со скоростью 100 Мбит/с и появилась возможность работы в режиме полный дуплекс. В 1997 году был принят стандарт IEEE 802.3z Gigabit Ethernet со скоростью 1000 Мбит/с для передачи по оптоволокну и еще через два года для передачи по витой паре.<br /> <br /> <br /> =='''''Відмінності Fast Ethernet від Ethernet''''' ==<br /> <br /> Всі відмінності технології Fast Ethernet від Ethernet зосереджені на фізичному рівні (мал. 1). Рівні MAC і LLC у Fast Ethernet залишилися абсолютно тими ж, і їх описують колишні глави стандартів 802.3 і 802.2. Тому розглядаючи технологію Fast Ethernet, покажемо тільки кілька варіантів її фізичного рівня.<br /> <br /> [[Файл:11.JPG]]<br /> <br /> =='''''[[Фізичний рівень технології Fast Ethernet]]''''' ==<br /> <br /> Більш складна структура фізичного рівня технології Fast Ethernet викликана тим, що в ній використовуються три варіанти кабельних систем:<br /> <br /> *волоконно-оптичний багатомодовый кабель, використовуються два волокна; <br /> <br /> *кручена пари категорії 5, використовуються дві пари; <br /> <br /> *кручена пари категорії 3, використовуються чотири пари.<br /> <br /> Коаксіальний кабель, що дав світу першу мережу Ethernet, у число дозволених середовищ передачі даних нової технології Fast Ethernet не потрапив. <br /> <br /> == '''ТРИ ВИДИ FAST ETHERNET''' ==<br /> <br /> Офіційний стандарт 802.3u встановив три різних специфікації для фізичного рівня Fast Ethernet і дав їм наступні назви (рис. 2): <br /> <br /> Фізичний рівень [[100Base-FX]] - багатомодове оптоволокно, два волокна<br /> <br /> Фізичний рівень [[100Base-TX]] - кручена пара UTP Cat 5 чи STP Type 1, дві пари<br /> <br /> Фізичний рівень [[100Base-T4]] - кручена пара UTP Cat 3, чотири пари<br /> <br /> Для всіх трьох стандартів справедливі наступні твердження і характеристики. Формати кадрів технології Fast Ethernet не відрізняються від форматів кадрів технологій 10-мегабітного Ethernet. Міжкадровий інтервал (IPG) дорівнює 0,96 мкс, а бітовий інтервал дорівнює 10 нс. Усі тимчасові параметри алгоритму доступу (інтервал відстрочки, час передачі кадру мінімальної довжини і т.п.), вимірюються в бітових інтервалах, залишилися старими, тому зміни в розділи стандарту, що стосуються рівня MAC, не вносилися. Ознакою вільного стану середовища є передача по ньому символу Idle відповідного надлишкового коду (а не відсутність сигналів, як у стандартах Ethernet 10 Мбіт/с).<br /> <br /> [[Файл:Img002.jpg]]<br /> Рис. 2 - Структура фізичного рівня Fast Ethernet<br /> <br /> =='''''БІГУН НА КОРОТКІ ДИСТАНЦІЇ'''''==<br /> <br /> Хоча Fast Ethernet і є продовженням стандарту Ethernet, перехід від мережі 10BaseT до 100BaseT не можна розглядати як механічну заміну устаткування - для цього можуть потрібно зміни в топології мережі. <br /> <br /> Теоретична межа діаметру сегменту мережі Fast Ethernet складає 250 метрів; це всього лише 10 відсотків теоретичної межі розміру мережі Ethernet (2500 метрів). Дане обмеження виникає з характеру протоколу CSMA/CD і швидкості передачі 100Мбит/с. <br /> Як вже наголошувалося раніше, передавальна дані робоча станція повинна прослуховувати мережу протягом часу, що дозволяє переконатися в тому, що дані досягли станції призначення. У мережі Ethernet з пропускною спроможністю 10 Мбіт/с (наприклад 10Base5) проміжок часу, необхідний робочій станції для прослуховування мережі на предмет конфлікту, визначається відстанню, яка 512-бітовий кадр (розмір кадру заданий в стандарті Ethernet) пройде за час обробки цього кадру на робочій станції. Для мережі Ethernet з пропускною спроможністю 10 Мбіт/с ця відстань рівно 2500 метрів (див. Мал. 1). <br /> <br /> З іншого боку, той же самий 512-бітовий кадр (стандарт 802.3u задає кадр того ж розміру, що і 802.3, тобто в 512 біт), передаваний робочою станцією в мережі Fast Ethernet, пройде всього 250 м, перш ніж робоча станція завершить його обробку (див. Мал. 2). Якби приймаюча станція була віддалена від передавальної станції на відстань понад 250 м, то кадр міг би вступити в конфлікт з іншим кадром на лінії де-небудь далі, а передавальна станція, завершивши передачу, вже не сприйняла б цей конфлікт. Тому максимальний діаметр мережі 100BaseT складає 250 метрів (див. Рис.3). <br /> <br /> Щоб використовувати допустиму дистанцію, буде потрібно два повторітеля для з'єднання всіх вузлів. Згідно стандарту, максимальна відстань між вузлом і повторітелем складає 100 метрів; у Fast Ethernet, як і в 10BaseT, відстань між концентратором і робочою станцією не повинна перевищувати 100метров. Оскільки сполучні пристрої (повторітелі) вносять додаткові затримки, реальна робоча відстань між вузлами може опинитися ще менше. Тому представляється розумним брати всі відстані з деяким запасом. <br /> Для роботи на великих відстанях доведеться придбати оптичний кабель. Наприклад, устаткування 100BaseFX в напівдуплексному режимі дозволяє з'єднати комутатор з іншим комутатором або кінцевою станцією, що знаходиться на відстані до 450 метрів один від одного. Встановивши повнодуплексний 100BaseFX, можна з'єднати два мережеві пристрої на відстані до двох кілометрів. <br /> <br /> =='''''ВИСНОВКИ'''''==<br /> <br /> Підсумовуючи все вищесказане, відмітимо, що, як нам здається, Fast Ethernet найбільш хороший для вирішення проблем високих пікових навантажень. Наприклад, якщо хтось з користувачів працює з САПР або програмами обробки зображень і потребує підвищення пропускної спроможності, то Fast Ethernet може виявитися хорошим виходом з положення. Проте якщо проблеми викликані надмірним числом користувачів в мережі, то 100BaseT починає гальмувати обмін інформацією при приблизно 50-процентному завантаженні сеті- іншими словами, на тому ж рівні, що і 10BaseT. Але врешті-решт, адже це не більше ніж розширення 10BaseT.<br /> <br /> <br /> [[category:Комп'ютерні мережі]]</div>

ENergyKos https://wiki.cusu.edu.ua/index.php/Fast_Ethernet 2012-09-17T04:46:16Z

<p>ENergyKos: /* ТРИ ВИДИ FAST ETHERNET */</p> <hr /> <div>'''Fast Ethernet (Швидкий Ethernet)''' - термін, що описує набір стандартів Ethernet для пакетної передачі даних з номінальною швидкістю 100 Мбіт/с, що в 10 разів швидше за початкову для Ethernet швидкість у 10 Мбіт/с. <br /> На сьогодні існують швидші в 10 ([[Gigabit Ethernet]]) і 100 ([[10 Gigabit Ethernet]]) разів стандарти технології Ethernet. 3.6.1. <br /> <br /> <br /> == Історія ==<br /> Класичний 10-мегабитный Ethernet влаштовував більшість користувачів на протязі близько 15 років. Проте на початку 90-х років почала відчуватися його недостатня пропускна спроможність. Для комп'ютерів на процесорах Intel 80286 або 80386 з шинами ISA (8 Мбайт/с) або EISA (32 Мбайт/с) пропускна спроможність сегменту Ethernet складала 1/8 або 1/32 каналу «пам'ять-диск», і це добре узгоджувалося із співвідношенням об'ємів даних, що обробляються локально, і даних, передаваних по мережі. Для могутніших клієнтських станцій з шиною PCI (133 Мбайт/с) ця частка впала до 1/133, що було явно недостатньо. Тому багато сегментів 10-мегабитного Ethernet стали переобтяженими, реакція серверів в них значно впала, а частота виникнення колізій істотно зросла, ще більш знижуючи корисну пропускну спроможність.<br /> <br /> Назріла необхідність в розробці «нового» Ethernet, тобто технології, яка була б такою ж ефективною по співвідношенню ціна/якість при продуктивності 100 Мбіт/с. В результаті пошуків і досліджень фахівці розділилися на два табори, що врешті-решт привело до появи двох нових технологій - Fast Ethernet і 100VG-AnyLAN. Вони відрізняються ступенем спадкоємності з класичним Ethernet.<br /> <br /> У 1992 році група виробників мережевого устаткування, включаючи таких лідерів технології Ethernet, як SynOptics, 3Com і ряд інших, утворили некомерційне об'єднання Fast Ethernet Alliance для розробки стандарту нової технології, яка повинна була в максимально можливому ступені зберегти особливості технології Ethernet.<br /> <br /> Другий табір очолили компанії Hewlett-Packard і AT&amp;T, які запропонували скористатися слушною нагодою для усунення деяких відомих недоліків технології Ethernet. Через деякий час до цих компаній приєдналася компанія IBM, яка внесла свій внесок пропозицією забезпечити в новій технології деяку сумісність з мережами Token Ring.<br /> <br /> У комітеті 802 інститути IEEE в цей же час була сформована дослідницька група для вивчення технічного потенціалу нових високошвидкісних технологій. За період з кінця 1992 року і по кінець 1993 року група IEEE вивчила 100-мегабитные рішення, запропоновані різними виробниками. Разом з пропозиціями Fast Ethernet Alliance група розглянула також і високошвидкісну технологію, запропоновану компаніями Hewlett-Packard і AT&amp;T.<br /> <br /> В центрі дискусій була проблема збереження випадкового методу доступу CSMA/CD. Пропозиція Fast Ethernet Alliance зберігала цей метод і тим самим забезпечувала спадкоємність і узгодженість мереж 10 Мбіт/с і 100 Мбіт/с. Коаліція HP і AT&amp;T, яка мала підтримку значно меншого числа виробників в мережевій індустрії, чим Fast Ethernet Alliance, запропонувала абсолютно новий метод доступу, названий Demand Priority - пріоритетний доступ на вимогу. Він істотно міняв картину поведінки вузлів в мережі, тому не зміг вписатися в технологію Ethernet і стандарт 802.3, і для його стандартизації був організований новий комітет IEEE 802.12.<br /> <br /> Осінню 1995 року обидві технології стали стандартами IEEE. Комітет IEEE 802.3 прийняв специфікацію Fast Ethernet як стандарт 802.3и, який не є самостійним стандартом, а є доповненням до існуючого стандарту 802.3 у вигляді розділів з 21 по 30. Комітет 802.12 прийняв технологію 100VG-AnyLAN, яка використовує новий метод доступу Demand Priority і підтримує кадрів двох форматів - Ethernet і Token Ring.<br /> <br /> =='''Технология''' ==<br /> <br /> В стандарте первых версий (Ethernet v1.0 и Ethernet v2.0) указано, что в качестве передающей среды используется коаксиальный кабель, в дальнейшем появилась возможность использовать витую пару и оптический кабель.<br /> <br /> Причинами перехода на витую пару были:<br /> <br /> возможность работы в дуплексном режиме; <br /> низкая стоимость кабеля «витой пары»; <br /> более высокая надёжность сетей при неисправности в кабеле; <br /> большая помехозащищенность при использовании дифференциального сигнала; <br /> возможность питания по кабелю маломощных узлов, например IP-телефонов (стандарт Power over Ethernet, POE); <br /> отсутствие гальванической связи (прохождения тока) между узлами сети. При использовании коаксиального кабеля в российских условиях, где, как правило, отсутствует заземление компьютеров, применение коаксиального кабеля часто сопровождалось пробоем сетевых карт, и иногда даже полным «выгоранием» системного блока. <br /> Причиной перехода на оптический кабель была необходимость увеличить длину сегмента без повторителей.<br /> <br /> Метод управления доступом (для сети на коаксиальном кабеле) — множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий (CSMA/CD, Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection), скорость передачи данных 10 Мбит/с, размер пакета от 72 до 1526 байт, описаны методы кодирования данных. Режим работы полудуплексный, то есть узел не может одновременно передавать и принимать информацию. Количество узлов в одном разделяемом сегменте сети ограничено предельным значением в 1024 рабочих станции (спецификации физического уровня могут устанавливать более жёсткие ограничения, например, к сегменту тонкого коаксиала может подключаться не более 30 рабочих станций, а к сегменту толстого коаксиала — не более 100). Однако сеть, построенная на одном разделяемом сегменте, становится неэффективной задолго до достижения предельного значения количества узлов, в основном по причине полудуплексного режима работы.<br /> <br /> В 1995 году принят стандарт IEEE 802.3u Fast Ethernet со скоростью 100 Мбит/с и появилась возможность работы в режиме полный дуплекс. В 1997 году был принят стандарт IEEE 802.3z Gigabit Ethernet со скоростью 1000 Мбит/с для передачи по оптоволокну и еще через два года для передачи по витой паре.<br /> <br /> <br /> =='''''Відмінності Fast Ethernet від Ethernet''''' ==<br /> <br /> Всі відмінності технології Fast Ethernet від Ethernet зосереджені на фізичному рівні (мал. 1). Рівні MAC і LLC у Fast Ethernet залишилися абсолютно тими ж, і їх описують колишні глави стандартів 802.3 і 802.2. Тому розглядаючи технологію Fast Ethernet, покажемо тільки кілька варіантів її фізичного рівня.<br /> <br /> [[Файл:11.JPG]]<br /> <br /> =='''''[[Фізичний рівень технології Fast Ethernet]]''''' ==<br /> <br /> Більш складна структура фізичного рівня технології Fast Ethernet викликана тим, що в ній використовуються три варіанти кабельних систем:<br /> <br /> *волоконно-оптичний багатомодовый кабель, використовуються два волокна; <br /> <br /> *кручена пари категорії 5, використовуються дві пари; <br /> <br /> *кручена пари категорії 3, використовуються чотири пари.<br /> <br /> Коаксіальний кабель, що дав світу першу мережу Ethernet, у число дозволених середовищ передачі даних нової технології Fast Ethernet не потрапив. <br /> <br /> == '''ТРИ ВИДИ FAST ETHERNET''' ==<br /> <br /> Офіційний стандарт 802.3u встановив три різних специфікації для фізичного рівня Fast Ethernet і дав їм наступні назви (рис. 2): <br /> <br /> Фізичний рівень [[100Base-FX]] - багатомодове оптоволокно, два волокна<br /> <br /> Фізичний рівень [[100Base-TX]] - кручена пара UTP Cat 5 чи STP Type 1, дві пари<br /> <br /> Фізичний рівень [[100Base-T4]] - кручена пара UTP Cat 3, чотири пари<br /> <br /> Для всіх трьох стандартів справедливі наступні твердження і характеристики. Формати кадрів технології Fast Ethernet не відрізняються від форматів кадрів технологій 10-мегабітного Ethernet. Міжкадровий інтервал (IPG) дорівнює 0,96 мкс, а бітовий інтервал дорівнює 10 нс. Усі тимчасові параметри алгоритму доступу (інтервал відстрочки, час передачі кадру мінімальної довжини і т.п.), вимірюються в бітових інтервалах, залишилися старими, тому зміни в розділи стандарту, що стосуються рівня MAC, не вносилися. Ознакою вільного стану середовища є передача по ньому символу Idle відповідного надлишкового коду (а не відсутність сигналів, як у стандартах Ethernet 10 Мбіт/с).<br /> <br /> [[Файл:Img002.jpg]]<br /> <br /> =='''''БІГУН НА КОРОТКІ ДИСТАНЦІЇ'''''==<br /> <br /> Хоча Fast Ethernet і є продовженням стандарту Ethernet, перехід від мережі 10BaseT до 100BaseT не можна розглядати як механічну заміну устаткування - для цього можуть потрібно зміни в топології мережі. <br /> <br /> Теоретична межа діаметру сегменту мережі Fast Ethernet складає 250 метрів; це всього лише 10 відсотків теоретичної межі розміру мережі Ethernet (2500 метрів). Дане обмеження виникає з характеру протоколу CSMA/CD і швидкості передачі 100Мбит/с. <br /> Як вже наголошувалося раніше, передавальна дані робоча станція повинна прослуховувати мережу протягом часу, що дозволяє переконатися в тому, що дані досягли станції призначення. У мережі Ethernet з пропускною спроможністю 10 Мбіт/с (наприклад 10Base5) проміжок часу, необхідний робочій станції для прослуховування мережі на предмет конфлікту, визначається відстанню, яка 512-бітовий кадр (розмір кадру заданий в стандарті Ethernet) пройде за час обробки цього кадру на робочій станції. Для мережі Ethernet з пропускною спроможністю 10 Мбіт/с ця відстань рівно 2500 метрів (див. Мал. 1). <br /> <br /> З іншого боку, той же самий 512-бітовий кадр (стандарт 802.3u задає кадр того ж розміру, що і 802.3, тобто в 512 біт), передаваний робочою станцією в мережі Fast Ethernet, пройде всього 250 м, перш ніж робоча станція завершить його обробку (див. Мал. 2). Якби приймаюча станція була віддалена від передавальної станції на відстань понад 250 м, то кадр міг би вступити в конфлікт з іншим кадром на лінії де-небудь далі, а передавальна станція, завершивши передачу, вже не сприйняла б цей конфлікт. Тому максимальний діаметр мережі 100BaseT складає 250 метрів (див. Рис.3). <br /> <br /> Щоб використовувати допустиму дистанцію, буде потрібно два повторітеля для з'єднання всіх вузлів. Згідно стандарту, максимальна відстань між вузлом і повторітелем складає 100 метрів; у Fast Ethernet, як і в 10BaseT, відстань між концентратором і робочою станцією не повинна перевищувати 100метров. Оскільки сполучні пристрої (повторітелі) вносять додаткові затримки, реальна робоча відстань між вузлами може опинитися ще менше. Тому представляється розумним брати всі відстані з деяким запасом. <br /> Для роботи на великих відстанях доведеться придбати оптичний кабель. Наприклад, устаткування 100BaseFX в напівдуплексному режимі дозволяє з'єднати комутатор з іншим комутатором або кінцевою станцією, що знаходиться на відстані до 450 метрів один від одного. Встановивши повнодуплексний 100BaseFX, можна з'єднати два мережеві пристрої на відстані до двох кілометрів. <br /> <br /> =='''''ВИСНОВКИ'''''==<br /> <br /> Підсумовуючи все вищесказане, відмітимо, що, як нам здається, Fast Ethernet найбільш хороший для вирішення проблем високих пікових навантажень. Наприклад, якщо хтось з користувачів працює з САПР або програмами обробки зображень і потребує підвищення пропускної спроможності, то Fast Ethernet може виявитися хорошим виходом з положення. Проте якщо проблеми викликані надмірним числом користувачів в мережі, то 100BaseT починає гальмувати обмін інформацією при приблизно 50-процентному завантаженні сеті- іншими словами, на тому ж рівні, що і 10BaseT. Але врешті-решт, адже це не більше ніж розширення 10BaseT.<br /> <br /> <br /> [[category:Комп'ютерні мережі]]</div>

ENergyKos https://wiki.cusu.edu.ua/index.php/%D0%A4%D0%B0%D0%B9%D0%BB:Img002.jpg 2012-09-17T04:45:41Z

<p>ENergyKos: </p> <hr /> <div></div>

ENergyKos https://wiki.cusu.edu.ua/index.php/Fast_Ethernet 2012-09-17T04:38:36Z

<p>ENergyKos: </p> <hr /> <div>'''Fast Ethernet (Швидкий Ethernet)''' - термін, що описує набір стандартів Ethernet для пакетної передачі даних з номінальною швидкістю 100 Мбіт/с, що в 10 разів швидше за початкову для Ethernet швидкість у 10 Мбіт/с. <br /> На сьогодні існують швидші в 10 ([[Gigabit Ethernet]]) і 100 ([[10 Gigabit Ethernet]]) разів стандарти технології Ethernet. 3.6.1. <br /> <br /> <br /> == Історія ==<br /> Класичний 10-мегабитный Ethernet влаштовував більшість користувачів на протязі близько 15 років. Проте на початку 90-х років почала відчуватися його недостатня пропускна спроможність. Для комп'ютерів на процесорах Intel 80286 або 80386 з шинами ISA (8 Мбайт/с) або EISA (32 Мбайт/с) пропускна спроможність сегменту Ethernet складала 1/8 або 1/32 каналу «пам'ять-диск», і це добре узгоджувалося із співвідношенням об'ємів даних, що обробляються локально, і даних, передаваних по мережі. Для могутніших клієнтських станцій з шиною PCI (133 Мбайт/с) ця частка впала до 1/133, що було явно недостатньо. Тому багато сегментів 10-мегабитного Ethernet стали переобтяженими, реакція серверів в них значно впала, а частота виникнення колізій істотно зросла, ще більш знижуючи корисну пропускну спроможність.<br /> <br /> Назріла необхідність в розробці «нового» Ethernet, тобто технології, яка була б такою ж ефективною по співвідношенню ціна/якість при продуктивності 100 Мбіт/с. В результаті пошуків і досліджень фахівці розділилися на два табори, що врешті-решт привело до появи двох нових технологій - Fast Ethernet і 100VG-AnyLAN. Вони відрізняються ступенем спадкоємності з класичним Ethernet.<br /> <br /> У 1992 році група виробників мережевого устаткування, включаючи таких лідерів технології Ethernet, як SynOptics, 3Com і ряд інших, утворили некомерційне об'єднання Fast Ethernet Alliance для розробки стандарту нової технології, яка повинна була в максимально можливому ступені зберегти особливості технології Ethernet.<br /> <br /> Другий табір очолили компанії Hewlett-Packard і AT&amp;T, які запропонували скористатися слушною нагодою для усунення деяких відомих недоліків технології Ethernet. Через деякий час до цих компаній приєдналася компанія IBM, яка внесла свій внесок пропозицією забезпечити в новій технології деяку сумісність з мережами Token Ring.<br /> <br /> У комітеті 802 інститути IEEE в цей же час була сформована дослідницька група для вивчення технічного потенціалу нових високошвидкісних технологій. За період з кінця 1992 року і по кінець 1993 року група IEEE вивчила 100-мегабитные рішення, запропоновані різними виробниками. Разом з пропозиціями Fast Ethernet Alliance група розглянула також і високошвидкісну технологію, запропоновану компаніями Hewlett-Packard і AT&amp;T.<br /> <br /> В центрі дискусій була проблема збереження випадкового методу доступу CSMA/CD. Пропозиція Fast Ethernet Alliance зберігала цей метод і тим самим забезпечувала спадкоємність і узгодженість мереж 10 Мбіт/с і 100 Мбіт/с. Коаліція HP і AT&amp;T, яка мала підтримку значно меншого числа виробників в мережевій індустрії, чим Fast Ethernet Alliance, запропонувала абсолютно новий метод доступу, названий Demand Priority - пріоритетний доступ на вимогу. Він істотно міняв картину поведінки вузлів в мережі, тому не зміг вписатися в технологію Ethernet і стандарт 802.3, і для його стандартизації був організований новий комітет IEEE 802.12.<br /> <br /> Осінню 1995 року обидві технології стали стандартами IEEE. Комітет IEEE 802.3 прийняв специфікацію Fast Ethernet як стандарт 802.3и, який не є самостійним стандартом, а є доповненням до існуючого стандарту 802.3 у вигляді розділів з 21 по 30. Комітет 802.12 прийняв технологію 100VG-AnyLAN, яка використовує новий метод доступу Demand Priority і підтримує кадрів двох форматів - Ethernet і Token Ring.<br /> <br /> =='''Технология''' ==<br /> <br /> В стандарте первых версий (Ethernet v1.0 и Ethernet v2.0) указано, что в качестве передающей среды используется коаксиальный кабель, в дальнейшем появилась возможность использовать витую пару и оптический кабель.<br /> <br /> Причинами перехода на витую пару были:<br /> <br /> возможность работы в дуплексном режиме; <br /> низкая стоимость кабеля «витой пары»; <br /> более высокая надёжность сетей при неисправности в кабеле; <br /> большая помехозащищенность при использовании дифференциального сигнала; <br /> возможность питания по кабелю маломощных узлов, например IP-телефонов (стандарт Power over Ethernet, POE); <br /> отсутствие гальванической связи (прохождения тока) между узлами сети. При использовании коаксиального кабеля в российских условиях, где, как правило, отсутствует заземление компьютеров, применение коаксиального кабеля часто сопровождалось пробоем сетевых карт, и иногда даже полным «выгоранием» системного блока. <br /> Причиной перехода на оптический кабель была необходимость увеличить длину сегмента без повторителей.<br /> <br /> Метод управления доступом (для сети на коаксиальном кабеле) — множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий (CSMA/CD, Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection), скорость передачи данных 10 Мбит/с, размер пакета от 72 до 1526 байт, описаны методы кодирования данных. Режим работы полудуплексный, то есть узел не может одновременно передавать и принимать информацию. Количество узлов в одном разделяемом сегменте сети ограничено предельным значением в 1024 рабочих станции (спецификации физического уровня могут устанавливать более жёсткие ограничения, например, к сегменту тонкого коаксиала может подключаться не более 30 рабочих станций, а к сегменту толстого коаксиала — не более 100). Однако сеть, построенная на одном разделяемом сегменте, становится неэффективной задолго до достижения предельного значения количества узлов, в основном по причине полудуплексного режима работы.<br /> <br /> В 1995 году принят стандарт IEEE 802.3u Fast Ethernet со скоростью 100 Мбит/с и появилась возможность работы в режиме полный дуплекс. В 1997 году был принят стандарт IEEE 802.3z Gigabit Ethernet со скоростью 1000 Мбит/с для передачи по оптоволокну и еще через два года для передачи по витой паре.<br /> <br /> <br /> =='''''Відмінності Fast Ethernet від Ethernet''''' ==<br /> <br /> Всі відмінності технології Fast Ethernet від Ethernet зосереджені на фізичному рівні (мал. 1). Рівні MAC і LLC у Fast Ethernet залишилися абсолютно тими ж, і їх описують колишні глави стандартів 802.3 і 802.2. Тому розглядаючи технологію Fast Ethernet, покажемо тільки кілька варіантів її фізичного рівня.<br /> <br /> [[Файл:11.JPG]]<br /> <br /> =='''''[[Фізичний рівень технології Fast Ethernet]]''''' ==<br /> <br /> Більш складна структура фізичного рівня технології Fast Ethernet викликана тим, що в ній використовуються три варіанти кабельних систем:<br /> <br /> *волоконно-оптичний багатомодовый кабель, використовуються два волокна; <br /> <br /> *кручена пари категорії 5, використовуються дві пари; <br /> <br /> *кручена пари категорії 3, використовуються чотири пари.<br /> <br /> Коаксіальний кабель, що дав світу першу мережу Ethernet, у число дозволених середовищ передачі даних нової технології Fast Ethernet не потрапив. <br /> <br /> == '''ТРИ ВИДИ FAST ETHERNET''' ==<br /> <br /> Офіційний стандарт 802.3u встановив три різних специфікації для фізичного рівня Fast Ethernet і дав їм наступні назви : <br /> <br /> Фізичний рівень [[100Base-FX]] - багатомодове оптоволокно, два волокна<br /> <br /> Фізичний рівень [[100Base-TX]] - кручена пара UTP Cat 5 чи STP Type 1, дві пари<br /> <br /> Фізичний рівень [[100Base-T4]] - кручена пара UTP Cat 3, чотири пари<br /> <br /> Для всіх трьох стандартів справедливі наступні твердження і характеристики. Формати кадрів технології Fast Ethernet не відрізняються від форматів кадрів технологій 10-мегабітного Ethernet. Міжкадровий інтервал (IPG) дорівнює 0,96 мкс, а бітовий інтервал дорівнює 10 нс. Усі тимчасові параметри алгоритму доступу (інтервал відстрочки, час передачі кадру мінімальної довжини і т.п.), вимірюються в бітових інтервалах, залишилися старими, тому зміни в розділи стандарту, що стосуються рівня MAC, не вносилися. Ознакою вільного стану середовища є передача по ньому символу Idle відповідного надлишкового коду (а не відсутність сигналів, як у стандартах Ethernet 10 Мбіт/с).<br /> <br /> =='''''БІГУН НА КОРОТКІ ДИСТАНЦІЇ'''''==<br /> <br /> Хоча Fast Ethernet і є продовженням стандарту Ethernet, перехід від мережі 10BaseT до 100BaseT не можна розглядати як механічну заміну устаткування - для цього можуть потрібно зміни в топології мережі. <br /> <br /> Теоретична межа діаметру сегменту мережі Fast Ethernet складає 250 метрів; це всього лише 10 відсотків теоретичної межі розміру мережі Ethernet (2500 метрів). Дане обмеження виникає з характеру протоколу CSMA/CD і швидкості передачі 100Мбит/с. <br /> Як вже наголошувалося раніше, передавальна дані робоча станція повинна прослуховувати мережу протягом часу, що дозволяє переконатися в тому, що дані досягли станції призначення. У мережі Ethernet з пропускною спроможністю 10 Мбіт/с (наприклад 10Base5) проміжок часу, необхідний робочій станції для прослуховування мережі на предмет конфлікту, визначається відстанню, яка 512-бітовий кадр (розмір кадру заданий в стандарті Ethernet) пройде за час обробки цього кадру на робочій станції. Для мережі Ethernet з пропускною спроможністю 10 Мбіт/с ця відстань рівно 2500 метрів (див. Мал. 1). <br /> <br /> З іншого боку, той же самий 512-бітовий кадр (стандарт 802.3u задає кадр того ж розміру, що і 802.3, тобто в 512 біт), передаваний робочою станцією в мережі Fast Ethernet, пройде всього 250 м, перш ніж робоча станція завершить його обробку (див. Мал. 2). Якби приймаюча станція була віддалена від передавальної станції на відстань понад 250 м, то кадр міг би вступити в конфлікт з іншим кадром на лінії де-небудь далі, а передавальна станція, завершивши передачу, вже не сприйняла б цей конфлікт. Тому максимальний діаметр мережі 100BaseT складає 250 метрів (див. Рис.3). <br /> <br /> Щоб використовувати допустиму дистанцію, буде потрібно два повторітеля для з'єднання всіх вузлів. Згідно стандарту, максимальна відстань між вузлом і повторітелем складає 100 метрів; у Fast Ethernet, як і в 10BaseT, відстань між концентратором і робочою станцією не повинна перевищувати 100метров. Оскільки сполучні пристрої (повторітелі) вносять додаткові затримки, реальна робоча відстань між вузлами може опинитися ще менше. Тому представляється розумним брати всі відстані з деяким запасом. <br /> Для роботи на великих відстанях доведеться придбати оптичний кабель. Наприклад, устаткування 100BaseFX в напівдуплексному режимі дозволяє з'єднати комутатор з іншим комутатором або кінцевою станцією, що знаходиться на відстані до 450 метрів один від одного. Встановивши повнодуплексний 100BaseFX, можна з'єднати два мережеві пристрої на відстані до двох кілометрів. <br /> <br /> =='''''ВИСНОВКИ'''''==<br /> <br /> Підсумовуючи все вищесказане, відмітимо, що, як нам здається, Fast Ethernet найбільш хороший для вирішення проблем високих пікових навантажень. Наприклад, якщо хтось з користувачів працює з САПР або програмами обробки зображень і потребує підвищення пропускної спроможності, то Fast Ethernet може виявитися хорошим виходом з положення. Проте якщо проблеми викликані надмірним числом користувачів в мережі, то 100BaseT починає гальмувати обмін інформацією при приблизно 50-процентному завантаженні сеті- іншими словами, на тому ж рівні, що і 10BaseT. Але врешті-решт, адже це не більше ніж розширення 10BaseT.<br /> <br /> <br /> [[category:Комп'ютерні мережі]]</div>

ENergyKos https://wiki.cusu.edu.ua/index.php/%D0%9A%D0%BE%D1%80%D0%B8%D1%81%D1%82%D1%83%D0%B2%D0%B0%D1%87:ENergyKos 2011-05-23T07:41:35Z

<p>ENergyKos: </p> <hr /> <div>'''Методи проектування імітаційної моделі'''<br /> Перш ніж розпочати побуду моделі, потрібно мати певну схему її проектування, за якою визначають основні принципи і методи розроблення імітаційної моделі. Сукупність правил виявлення та застосування системних принципів і методів визначає методологію проектування. Її можна розглядати на різних рівнях деталізації залежно від вибраних засобів розроблення програмних реалізацій імітаційної моделі. За допомогою вибраних програмних засобів визначають і можливі методі їх застосування. Так, наприклад, вибір за основу імітаційної моделі мереж СМО або Петрі заздалегідь визначає метод побудови її у вигляді формальних схем цих мереж.<br /> Для створення імітаційних програм на рівні мовних засобів побудови моделей потрібно розробити алгоритми імітації, які можна подати у вигляд наборів типових обчислювальних схем. Під обчислювальної схемою імітаційного алгоритму розуміють спосіб його організації, який дає змогу відтворити в модельному часі динаміку функціонування системи.<br /> Отже, перш ніж розпочати проектування імітаційної моделі, необхідно вибрати засоби програмування. Однак існують загальні методи побудови програмних реалізацій та проектування імітаційних моделей, які не залежать від вибраних програмних засобів.<br /> <br /> '''Ітераційний метод'''<br /> Суть цього методу полягає в тому, що шляхом багатьох ітерацій спроектована спочатку імітаційна модель перетворюється в таку, яка відповідає цілям моделювання. Цей метод є методом «проб і помилок», що передбачає послідовні циклічні зміни, у результаті чого отримують модель, яка задовольняє вимогам точності та адекватності. Циклічний ітераційний метод проектування потребує розгляду послідовності процедур прийняття рішень у процесі проектування. Крім того, весь хід проектування та остаточний результат значною мірою залежать від вибору початкової імітаційної моделі. Загальну схему такого проектування зображено на рис. 5.1.<br /> [[Файл:Метод_проектування_імітаційной_моделі.JPG]]<br /> <br /> Рис. 5.1. Схема циклічного ітераційного проектування<br /> <br /> Основна проблема в разі застосування як ітераційного, так і варіантного методу проектування полягає у виборі початкового варіанта моделі. Через те що вже під час формування проблеми та в процесі змістової постановки задачі висуваються вимоги до моделі, визначаються вхідні та вихідні дані, проектувальник повинен вибирати початкову модель, використовуючи метод аналогії, який базується на знанні характеристик компонентів системи, технологічних засобів і прийнятих рішень у подібних умовах. Вибір вихідної імітаційної моделі дуже впливає на результати проектування та може зробити його неможливим або занадто дорогим. Визначення рівнів точності, достовірності й правильності вибраної імітаційної моделі є самостійною проблемою моделювання, яку необхідно вирішувати під час розроблення моделі.<br /> Методи внесення змін у модель базуються на принципі напрямленого дослідження. Для його застосування можна побудувати в просторі параметрів імітаційної моделі гіперповерхню її показників точності та оптимізувати або хоча б поліпшити ці показники. Сама ж процедура внесення змін у варіант моделі звичайно потребує перевірки гіпотез, які формулюють з огляду на результати проектування попередніх моделей.<br /> Якщо результати порівняння моделі і реальної системи незадовільні, то перш ніж вносити зміни в модель, необхідно сформулювати ряд гіпотез, за допомогою яких можна визначити причину невідповідності. Гіпотези доцільно формулювати для кількох рівнів представлення імітаційної моделі:<br /> •опису структури;<br /> •алгоритмів поведінки;<br /> •параметрів і вхідних даних.<br /> Вибір рівня, на якому коригуватиметься модель та локалізуватимуться причини невідповідності, є скоріше мистецтвом, ніж наукою, і успішний результат залежить від досвіду, знань та інтуїції проектувальника. Пошук причин невідповідності потрібно починати на рівні вхідних даних, для чого оцінюють чутливість моделі до їхніх змін. Якщо виявилось, що незначна зміна вхідних даних причиняє значну зміну вихідних, то необхідно уточнити вхідні дані для моделі і (або) локалізувати блоки моделі, на які найбільше впливають ці вхідні дані. Виявлення причин такої сильної залежності може потребувати зміни структури імітаційної моделі шляхом заміни окремих блоків моделі на більш деталізовані, що, у свою чергу, спричинить зміну внутрішніх параметрів моделі та алгоритмів функціонування. Отже, у цьому разі рівні, на яких вносяться зміни в імітаційну модель, є взаємопов’язаними.<br /> Параметричне налагодження імітаційної моделі вимагає пошуку найкращих «оптимальних) параметрів, при яких ступінь невідповідності між моделлю та системою буде мінімальним. Це типове завдання оптимізації параметрів моделі.<br /> Алгоритми поведінки моделі можуть змінюватись локально, для окремих блоків моделі, або для моделі в цілому. Такі зміни вимагають більш детального вивчення поведінки модельованої системи і можуть змінити рівень деталізації в моделі.<br /> Змінити структуру моделі складніше, ніж налагодити параметри моделі, бо це може спричинити зміну алгоритмів поведінки, параметрів і вхідних даних моделі. Таку перебудову моделі можна починати тільки тоді, коли всі інші можливості вичерпано. Перебудова структури моделі може призвести до глобальних змін імітаційної моделі та її заміни новою. Тому перш ніж змінювати структуру моделі, необхідно перевірити всі гіпотези щодо витрат, які потрібні для зміни моделі. Починати перевірку слід з гіпотези, яка вимагає мінімальних витрат, а отже, і мінімальних змін імітаційної моделі.</div>

ENergyKos https://wiki.cusu.edu.ua/index.php/%D0%A4%D0%B0%D0%B9%D0%BB:%D0%9C%D0%B5%D1%82%D0%BE%D0%B4_%D0%BF%D1%80%D0%BE%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%83%D0%B2%D0%B0%D0%BD%D0%BD%D1%8F_%D1%96%D0%BC%D1%96%D1%82%D0%B0%D1%86%D1%96%D0%B9%D0%BD%D0%BE%D0%B9_%D0%BC%D0%BE%D0%B4%D0%B5%D0%BB%D1%96.JPG 2011-05-23T07:38:40Z

<p>ENergyKos: </p> <hr /> <div></div>

ENergyKos https://wiki.cusu.edu.ua/index.php/%D0%9A%D0%BE%D1%80%D0%B8%D1%81%D1%82%D1%83%D0%B2%D0%B0%D1%87:ENergyKos 2011-05-23T07:37:08Z

<p>ENergyKos: </p> <hr /> <div>'''Методи проектування імітаційної моделі'''<br /> Перш ніж розпочати побуду моделі, потрібно мати певну схему її проектування, за якою визначають основні принципи і методи розроблення імітаційної моделі. Сукупність правил виявлення та застосування системних принципів і методів визначає методологію проектування. Її можна розглядати на різних рівнях деталізації залежно від вибраних засобів розроблення програмних реалізацій імітаційної моделі. За допомогою вибраних програмних засобів визначають і можливі методі їх застосування. Так, наприклад, вибір за основу імітаційної моделі мереж СМО або Петрі заздалегідь визначає метод побудови її у вигляді формальних схем цих мереж.<br /> Для створення імітаційних програм на рівні мовних засобів побудови моделей потрібно розробити алгоритми імітації, які можна подати у вигляд наборів типових обчислювальних схем. Під обчислювальної схемою імітаційного алгоритму розуміють спосіб його організації, який дає змогу відтворити в модельному часі динаміку функціонування системи.<br /> Отже, перш ніж розпочати проектування імітаційної моделі, необхідно вибрати засоби програмування. Однак існують загальні методи побудови програмних реалізацій та проектування імітаційних моделей, які не залежать від вибраних програмних засобів.<br /> <br /> '''Ітераційний метод'''<br /> Суть цього методу полягає в тому, що шляхом багатьох ітерацій спроектована спочатку імітаційна модель перетворюється в таку, яка відповідає цілям моделювання. Цей метод є методом «проб і помилок», що передбачає послідовні циклічні зміни, у результаті чого отримують модель, яка задовольняє вимогам точності та адекватності. Циклічний ітераційний метод проектування потребує розгляду послідовності процедур прийняття рішень у процесі проектування. Крім того, весь хід проектування та остаточний результат значною мірою залежать від вибору початкової імітаційної моделі. Загальну схему такого проектування зображено на рис. 5.1.<br /> [[Файл:D:\Students\3_kurs\Безымянный.JPG]]<br /> <br /> Рис. 5.1. Схема циклічного ітераційного проектування<br /> <br /> Основна проблема в разі застосування як ітераційного, так і варіантного методу проектування полягає у виборі початкового варіанта моделі. Через те що вже під час формування проблеми та в процесі змістової постановки задачі висуваються вимоги до моделі, визначаються вхідні та вихідні дані, проектувальник повинен вибирати початкову модель, використовуючи метод аналогії, який базується на знанні характеристик компонентів системи, технологічних засобів і прийнятих рішень у подібних умовах. Вибір вихідної імітаційної моделі дуже впливає на результати проектування та може зробити його неможливим або занадто дорогим. Визначення рівнів точності, достовірності й правильності вибраної імітаційної моделі є самостійною проблемою моделювання, яку необхідно вирішувати під час розроблення моделі.<br /> Методи внесення змін у модель базуються на принципі напрямленого дослідження. Для його застосування можна побудувати в просторі параметрів імітаційної моделі гіперповерхню її показників точності та оптимізувати або хоча б поліпшити ці показники. Сама ж процедура внесення змін у варіант моделі звичайно потребує перевірки гіпотез, які формулюють з огляду на результати проектування попередніх моделей.<br /> Якщо результати порівняння моделі і реальної системи незадовільні, то перш ніж вносити зміни в модель, необхідно сформулювати ряд гіпотез, за допомогою яких можна визначити причину невідповідності. Гіпотези доцільно формулювати для кількох рівнів представлення імітаційної моделі:<br /> •опису структури;<br /> •алгоритмів поведінки;<br /> •параметрів і вхідних даних.<br /> Вибір рівня, на якому коригуватиметься модель та локалізуватимуться причини невідповідності, є скоріше мистецтвом, ніж наукою, і успішний результат залежить від досвіду, знань та інтуїції проектувальника. Пошук причин невідповідності потрібно починати на рівні вхідних даних, для чого оцінюють чутливість моделі до їхніх змін. Якщо виявилось, що незначна зміна вхідних даних причиняє значну зміну вихідних, то необхідно уточнити вхідні дані для моделі і (або) локалізувати блоки моделі, на які найбільше впливають ці вхідні дані. Виявлення причин такої сильної залежності може потребувати зміни структури імітаційної моделі шляхом заміни окремих блоків моделі на більш деталізовані, що, у свою чергу, спричинить зміну внутрішніх параметрів моделі та алгоритмів функціонування. Отже, у цьому разі рівні, на яких вносяться зміни в імітаційну модель, є взаємопов’язаними.<br /> Параметричне налагодження імітаційної моделі вимагає пошуку найкращих «оптимальних) параметрів, при яких ступінь невідповідності між моделлю та системою буде мінімальним. Це типове завдання оптимізації параметрів моделі.<br /> Алгоритми поведінки моделі можуть змінюватись локально, для окремих блоків моделі, або для моделі в цілому. Такі зміни вимагають більш детального вивчення поведінки модельованої системи і можуть змінити рівень деталізації в моделі.<br /> Змінити структуру моделі складніше, ніж налагодити параметри моделі, бо це може спричинити зміну алгоритмів поведінки, параметрів і вхідних даних моделі. Таку перебудову моделі можна починати тільки тоді, коли всі інші можливості вичерпано. Перебудова структури моделі може призвести до глобальних змін імітаційної моделі та її заміни новою. Тому перш ніж змінювати структуру моделі, необхідно перевірити всі гіпотези щодо витрат, які потрібні для зміни моделі. Починати перевірку слід з гіпотези, яка вимагає мінімальних витрат, а отже, і мінімальних змін імітаційної моделі.</div>

ENergyKos