По вашему запросу ничего не найдено :(
Убедитесь, что запрос написан правильно, или посмотрите другие
наши статьи:
Существует новая тенденция для стандартов проектирования топологии сети - создание быстрой, предсказуемой, масштабируемой и эффективной коммуникационной архитектуры в среде центра обработки данных. Речь идет о топологии Leaf-Spine, о которой мы поговорим в этой статье.
Почему Leaf-Spine?
Учитывая повышенный фокус на массовые передачи данных и мгновенные перемещения данных в сети, стареющие трехуровневые конструкции в центрах обработки данных заменяются так называемым дизайном Leaf-Spine. Архитектура Leaf-Spine адаптируется к постоянно меняющимся потребностям компаний в отраслях big data с развивающимися центрами обработки данных.
Другая модель
Традиционная трехуровневая модель была разработана для использования в общих сетях. Архитектура состоит из Core маршрутизаторов, Aggregation маршрутизаторов (иногда этот уровень называется Distribution) и Access коммутаторов. Эти устройства взаимосвязаны путями для резервирования, которые могут создавать петли в сети. Частью дизайна является протокол Spanning Tree (STP) , предотвращающий петли, однако в этом случае деактивируется все, кроме основного маршрута и резервный путь используется только тогда, когда основной маршрут испытывает перебои в работе.
Введение новой модели
С конфигурацией Leaf-Spine все устройства имеют точно такое же количество сегментов и имеют предсказуемую и согласованную задержку информации. Это возможно из-за новой конструкции топологии, которая имеет только два слоя: слой «Leaf» и «Spine». Слой Leaf состоит из access коммутаторов, которые подключаются к таким устройствам как сервера, фаерволы, балансировщики нагрузки и пограничные маршрутизаторы. Уровень Spine, который состоит из коммутаторов, выполняющих маршрутизацию, является основой сети, где каждый коммутатор Leaf взаимосвязан с каждым коммутатором Spine.
Чтобы обеспечить предсказуемое расстояние между устройствами в этом двухуровневом дизайне, динамическая маршрутизация уровня 3 используется для соединения уровней. Она позволяет определить наилучший маршрут и настроить его с учетом изменения сети. Этот тип сети предназначен для архитектур центров обработки данных, ориентированных на сетевой трафик типа «Восток-Запад» (East-West). Такой трафик содержит данные, предназначенные для перемещения внутри самого центра обработки данных, а не наружу в другую сеть. Этот новый подход является решением внутренних ограничений Spanning Tree с возможностью использования других сетевых протоколов и методологий для достижения динамической сети.
Преимущества Leaf-Spine
В Leaf-Spine сеть использует маршрутизацию 3го уровня. Все маршруты сконфигурированы в активном состоянии с использованием протокола равноудаленных маршрутов Equal-Cost Multipathing (ECMP) . Это позволяет использовать все соединения одновременно, сохраняя при этом стабильность и избегая циклов в сети. При использовании традиционных протоколов коммутации уровня 2, таких как Spanning Tree в трехуровневых сетях, он должен быть настроен на всех устройствах правильно, и все допущения, которые использует протокол Spanning Tree Protocol (STP), должны быть приняты во внимание (одна из простых ошибок, когда конфигурация STP связана с неправильным назначением приоритетов устройства, что может привести к неэффективной настройке пути). Удаление STP между уровнями Access и Aggregation приводит к гораздо более стабильной среде.
Другим преимуществом является простота добавления дополнительного оборудования и емкости. Когда происходит ситуация перегрузки линков, которая называется oversubscription (что означает, что генерируется больше трафика, чем может быть агрегировано на активный линк за один раз) возможность расширять пропускную способность проста - может быть добавлен дополнительный Spine коммутатор и входящие линии могут быть расширены на каждый Leaf коммутатор, что приведет к добавлению полосы пропускания между уровнями и уменьшению перегрузки. Когда емкость порта устройства становится проблемой, можно добавить новый Leaf коммутатор. Простота расширения оптимизирует процесс ИТ-отдела по масштабированию сети без изменения или прерывания работы протоколов коммутации уровня 2.
Недостатки Leaf-Spine
Однако этот подход имеет свои недостатки. Самый заметный из них – увеличение количества проводов в этой схеме, из-за соединения каждого Leaf и Spine устройства. А при увеличении новых коммутаторов на обоих уровнях эта проблема будет расти. Из-за этого нужно тщательно планировать физическое расположение устройств.
Другим основным недостатком является использование маршрутизации уровня 3.Ее использование не дает возможность развертывать VLAN’ы в сети. В сети Leaf-Spine они локализованы на каждом коммутаторе отдельно – VLAN на Leaf сегменте недоступен другим Leaf устройствам. Это может создать проблемы мобильности гостевой виртуальной машины в центре обработки данных.
Применение Leaf-Spine
Веб-приложения со статичным расположением сервера получат преимущество от реализации Leaf-Spine. Использование маршрутизации уровня 3 между уровнями архитектуры не препятствует приложениям веб-масштаба, поскольку они не требуют мобильности сервера. Удаление протокола Spanning Tree Protocol приводит к более стабильной и надежной работе сети потоков трафика East-West. Также улучшена масштабируемость архитектуры. Корпоративные приложения, использующие мобильные виртуальные машины (например, vMotion), создают проблему, когда сервер нуждается в обслуживании внутри центра обработки данных, из-за маршрутизации уровня 3 и отсутствие VLAN. Чтобы обойти эту проблему, можно использовать такое решение, как Software Defined Networking (SDN) , которое создает виртуальный уровень 2 поверх сети Leaf-Spine. Это позволяет серверам беспрепятственно перемещаться внутри центра обработки данных.
Другие решения
В качестве альтернативы маршрутизации уровня 3 топология Leaf-and-Spine может использовать другие протоколы, такие как Transparent Interconnection of Lots of Links (TRILL) или Shortest Path Bridging (SPB) для достижения аналогичной функциональности. Это достигается за счет сокращения использования Spanning Tree и включения ECMP уровня 2, а также поддержки развертывания VLAN между Leaf коммутаторами.
Итог
Сети Leaf-Spine предлагают множество уникальных преимуществ по сравнению с традиционной трехуровневой моделью. Использование маршрутизации 3-го уровня с использованием ECMP улучшает общую доступную пропускную способность, используя все доступные линии. Благодаря легко адаптируемым конфигурациям и дизайну, Leaf-Spine улучшает управление масштабируемостью и контролем над перегрузкой линий. Устранение протокола Spanning Tree Protocol приводит к значительному повышению стабильности сети. Используя новые инструменты и имея способность преодолевать присущие ограничения другими решениям, такими как SDN, среды Leaf-Spine позволяют ИТ-отделам и центрам обработки данных процветать при удовлетворении всех потребностей и потребностей бизнеса.
Сегодня, в этой статье, вы узнаете, как формируются соседства BGP внутри автономной системы, между автономными системами и даже между маршрутизаторами, которые не связаны напрямую. Кроме того, мы рассмотрим аутентификацию BGP.
Предыдущие статьи цикла про BGP:
Основы протокола BGP
Построение маршрута протоколом BGP
Видео: Основы BGP за 7 минут
BGP-пиринг
Учитывая, что BGP является протоколом маршрутизации AS-to-AS, вполне логично, что внешний BGP (т.е. eBGP) является ключевым компонентом в его операциях. Самое первое, что нам нужно учитывать при работе с eBGP, - это то, что стандарты построены таким образом, что требуется прямое подключение. Это требование конечно можно обойти, но этот момент необходимо рассмотреть. Поскольку предполагается прямое соединение, протокол BGP выполняет две вещи:
Он будет проверять значение времени жизни (TTL), и что значение time-to-live установлено в 1. Это означает прямую связь между одноранговыми узлами EBGP.
Осуществляется проверка, что два устройства находятся в одной подсети.
Еще один важный момент рассмотрения пирингов eBGP - это TCP-порты, которые будут использоваться. Это особенно важно для конфигураций брандмауэров, которые защищают автономные системы. Первый спикер BGP, который инициирует изменения состояния, приходящие по мере формирования соседства, будет получать трафик из случайного TCP-порта, а конечным портом будет TCP-порт 179. Отвечающий спикер BGP будет получать трафик с TCP-порта 179, а порт назначения будет случайным портом. Брандмауэры должны быть перенастроены с учетом изменений в коммуникации. На основе этих изменений спикер BGP инициирует сеанс, и это, вносит изменения для будущего сеанса. Некоторые администраторы даже создают механизмы для обеспечения того, чтобы сформированные пиринги были получены из известного направления.
А как насчет IPv6? Ну, как было сказано ранее в предыдущей статье, BGP очень гибок и работает с IPv6, поскольку протокол был изначально спроектирован с учетом IPv6. Вы можете формировать пиринги eBGP (и iBGP) с использованием IPv6- адресации, даже если вы используются префиксы IPv4 для информации о достижимости сетевого уровня.
Чтобы сформировать в нашей сети пиринг eBGP, необходимо выполнить следующие действия:
Запустите процесс маршрутизации для BGP и укажите локальный AS (router bgp local_as_number).
Предоставить удаленному спикеру eBGP IP- адрес и удаленному AS номер (neighbor ip-_of_neighbor remote-as remote_as_number).
Пример 1 демонстрирует конфигурацию и проверку EBGP пиринга между маршрутизаторами TPA1 и ATL.
Пример 1: Настройка пиринга eBGP
ATL#conf t
Enter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z.
ATL(config)#router bgp 220
ATL(config-router)#neighbor 30.30.30.1 remote-as 110
ATL(config-router)#end
ATL#
TPAl#conf t
Enter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z.
TPA1(config)router bgp 110
TPA1(config-router)#neighbor 30.30.30.2 remote-as 220
TPA1(config-router)#end
TPA1#
TPAl#show ip bgp summary
BGP router identifier 30.30.30.1, local AS number 110
BGP table version is 4, main routing table version 4
1 network entries using 120 bytes of memory
1 path entries using 52 bytes of memory
1/1 BGP path/bestpath attribute entries using 124 bytes of memory
1 BGP AS-PATH entries using 24 bytes of memory
0 BGP route-map cache entries using 0 bytes of memory
0 BGP filter-list cache entries using 0 bytes of memory
BGP using 320 total bytes of memory
BGP activity 2/1 prefixes, 2/1 paths, scan interval 60 secs
Neighbor V AS MsgRcvd MsgSent TblVer InQ OutQ Up/Down State/PfxRcd
30.30.30.2 4 220 413 414 4 0 0 06:12:46 1
TPA1#
Примечание: чтобы облегчить понимание BGP, вы можете включить функцию debug ip bgp, при настройке пиринга. Это позволит увидеть переходные состояния в соседстве. Кроме того, чтобы получить больше информации о соседствах, вы можете использовать команду show ip bgp neighbors.
Создание eBGP пиринга, на основе IPv6, выполняется также очень просто, как и на основе IPv4. Единственное изменение заключается в том, что мы заменяем адресацию в IPv4 на IPv6 и активируем соседство. Семейства адресов в маршрутизаторах Cisco для BGP позволяют запускать множество различных схем информирования о достижимости сетевого уровня (NLRI) в рамках одного и того же общего процесса BGP. Пример 2 демонстрирует подход к пирингу IPv6.
Пример 2: конфигурация пиринга EBGP с использованием IPv6
ATL#conf t
Enter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z.
ATL(config)#router bgp 220
ATL(config-router)#neighbor 2201:1212:1212::2 remote-as 110
ATL(config-router-af)#neighbor 2201:1212:1212::2 activate
ATL(config-router-af)#end
ATL#
iBGP-пиринг
Если вы внимательно посмотрите на топологию, вы можете заметить, что что-то выглядит необычно. Видно, что есть iBGP-пиринг. Почему существует пиринг iBGP, созданный между TPA1 и TPA2? Это выглядит совершенно неуместно. В данном случае, как говорится, внешность может быть обманчива. Главное, что вы должны усвоить относительно BGP, является тот факт, что существует нечто, называемое правилом разделения горизонта (Split Horizon Rule) iBGP. Это правило гласит, что ни один спикер iBGP не может принять обновление и затем отправить это же обновление другому узлу iBGP. Так же в требовании говориться, о полном объединении наших спикеров iBGP для обеспечения полной осведомленности о префиксах.
Еще одним важным аспектом, связанным с iBGP, является избыточность. Мы хотим установить несколько физических связей между устройствами, но что произойдет, если связь, используемая для BGP, прервется? Как мы автоматически переключимся к пирингу, используя альтернативное подключение?
Простой способ решить эту проблему заключается в реализации loopback-адресов и использовании этих адресов для однорангового соединения. Это то, что мы часто делаем с нашими пирингами BGP, и это может потребовать, дополнительной настройки при использовании подключения к провайдеру. Например, в Cisco мы должны специально указать, что источником пиринга является loopback IP- адрес.
Примечание: еще одним важным аспектом при пиринге между петлевыми адресами в iBGP является то, что loopback-адреса фактически доступны между спикерами BGP. Именно здесь очень удобно использовать протокол внутреннего шлюза (IGP), такой как OSPF или EIGRP.
Пример 3 показывает конфигурацию пиринга iBGP между устройствами TPA и TPA1. Обратите внимание, что мы используем петлевой подход в том случае, если мы хотим добавить избыточные связи между устройствами в будущем.
Пример 3: Настройка пиринга iBGP
TPA#conf t
Enter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z.
TPA(config)router bgp 110
TPA(config-router)#neighbor 8.8.8.8 remote-as 110
TPA(config-router)#neighbor 8.8.8.8 update-source loopbackO
TPA(config-router)#end
TPA#
TPAl#conf t
Enter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z.
TPA1(config)#router bgp 110
TPA1(config-router)#neighbor 5.5.5.5 remote-as 110
TPA1(config-router)#neighbor 5.5.5.5 update-source loopbackO
TPA1(config-router)#end
TPA1#
eBGP Multihop
В разделе eBGP-пиринг этой статьи, обсуждалось, что ваши соседи будут связаны напрямую. В разделе iBGP мы обсуждали преимущество пиринга между loopback для избыточности. Теперь пришло время ответить на вопрос: Что делать, если ваши спикеры eBGP не подключены напрямую? На самом деле, если мы хотим пиринговать между loopback с eBGP, чтобы воспользоваться потенциальной избыточностью. Как сделать это, поскольку интерфейсы loopback не связаны напрямую друг с другом?
BGP решает эту проблему с помощью опции eBGP multihop. С помощью настройки eBGP multihop вы указываете максимальное количество допустимых прыжков. Это пропускает проверку BGP для TTL на значение равное 1, рассмотренное ранее в этой статье. Но как насчет требования прямого подключения? BGP отключает эту проверку в фоновом режиме автоматически, при использовании функции eBGP multihop. Пример 4 демонстрирует настройку eBGP multihop между TPA1 и ATL. Здесь нужен multihop, потому что мы настраиваем пиринг между loopback устройств.
Пример 4: eBGP Multihop
ATL#conf t
Enter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z.
ATL(config)#router bgp 220
ATL(config-router)#neighbor 8.8.8.8 remote-as 110
ATL(config-router)#neighbor 8.8.8.8 update-source loopbackO
ATL(config-router)#neighbor 8.8.8.8 ebgp-multihop 2
ATL(config-router)#end
ATL#
TPAl#conf t
Enter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z.
TPA1(config)router bgp 110
TPA1(config-router)#neighbor 7.7.7.7 remote-as 220
TPA1(config-router)#neighbor 7.7.7.7 update-source loopbackO
TPA1(config-router)#neighbor 7.7.7.7 ebgp-multihop 2
TPA1(config-router)#end
TPA1#
BGP аутентификация
Большинство организаций сегодня добавляют аутентификацию в свои настройки BGP, чтобы защитить их от различного рода атак. По общему признанию, аутентификацию немного сложнее настроить на BGP, чем с на других протоколах маршрутизации, поскольку конфигурация — пирингов- это ручной процесс, который должен выполнен на обоих устройствах. Даже с учетом вышесказанного, аутентификация устройств (eBGP или даже iBGP) - отличная идея.
В Cisco настройка аутентификации осуществляется просто. Необходимо задать пароль (т.е. общий секрет) на каждое устройство, настроенное для пиринга. Обязательно усвойте, что этот пароль будет отображаться в открытом виде (по умолчанию) внутри вашей сети. Можно использовать команду service password-encryption для выполнения по крайней мере простого шифрования тех незашифрованных текстовых паролей, которые появляются в конфигурации маршрутизатора.
Аутентификация с шифрованием Message Digest 5 (MD5) – это результат простого задания пароля на устройствах. Пример 5 отображает аутентификацию, добавленную в конфигурации для TPA1 и ATL.
Пример 5. Настройка аутентификации для BGP-пиринга
ATL#conf t
Enter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z.
ATL(config)#router bgp 220
ATL(config-router)#neighbor 8.8.8.8 remote-as 110
ATL(config-router)#neighbor 8.8.8.8 update-source loopbackO
ATL(config-router)#neighbor 8.8.8.8 ebgp-multihop 2
ATL(config-router)#neighbor 8.8.8.8 password MySuperSecret121
ATL(config-router)#end
ATL#
TPAl#conf t
Enter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z.
TPA1(config)router bgp 110
TPA1(config-router)#neighbor 7.7.7.7 remote-as 220
TPA1(config-router)#neighbor 7.7.7.7 update-source loopbackO
TPA1(config-router)#neighbor 7.7.7.7 ebgp-multihop 2
ATL(config-router)#neighbor 7.7.7.7 password MySuperSecret121
TPA1(config-router)#end
TPA1#
Почитать лекцию №20 про протоколы передачи данных нижнего уровня можно тут.
Обычно называется и маркируется как Wi-Fi 802.11, который широко используется для передачи данных по беспроводной сети в радиочастотах 2,4 и 5 ГГц. Микроволновые печи, радиолокационные системы, Bluetooth, некоторые любительские радиосистемы и даже радионяня также используют радиочастоту 2,4 ГГц, поэтому WiFi может создавать помехи и мешать работе другим системам.
Мультиплексирование
Спецификации 802.11 обычно используют форму частотного мультиплексирования для передачи большого количества информации по одному каналу или набору частот. Частота сигнала-это просто скорость, с которой сигнал меняет полярность в течение одной секунды; следовательно, сигнал 2,4 ГГц-это электрический сигнал, передаваемый по проводу, оптическому волокну или воздуху, который меняет полярность с положительной на отрицательную (или отрицательную на положительную) 2,4 × 109 раз в секунду.
Чтобы понять основы беспроводной передачи сигналов, лучше всего начать с рассмотрения идеи несущей и модуляции. Рисунок 1 иллюстрирует эти концепции.
На рисунке 1 выбрана одна центральная частота; канал будет представлять собой диапазон частот по обе стороны от этой центральной частоты. В результирующем канале две несущие частоты выбираются таким образом, чтобы они были ортогональны друг другу-это означает, что сигналы, передаваемые на этих двух несущих частотах, не будут мешать друг другу. Они обозначены на рисунке как OSF 1 и OSF 2. Каждая из этих несущих частот, в свою очередь, фактически является более узким каналом, позволяя модулировать фактический сигнал "0" и "1" на канале. Модуляция, в данном случае, означает изменение фактической частоты сигнала вокруг каждой из частот.
Модуляция просто означает изменение несущей таким образом, чтобы сигнал передавался так, чтобы приемник мог его надежно декодировать.
Таким образом, в спецификации 802.11 используется схема мультиплексирования с ортогональным частотным разделением каналов (Orthogonal Frequency Division Multiplexing- OFDM), а фактические данные кодируются с использованием частотной модуляции (Frequency Modulation-FM).
Важно
Один из сбивающих с толку моментов мультиплексирования заключается в том, что оно имеет два значения, а не одно. Либо это означает размещение нескольких битов на одном носителе одновременно, либо возможность одновременного взаимодействия нескольких хостов с использованием одного и того же носителя. Какое из этих двух значений подразумевается, можно понять только в конкретном контексте. В этой лекции применяется первое значение мультиплексирования, разбиение одного носителя на каналы, чтобы можно было передавать несколько битов одновременно.
Скорость, с которой данные могут передаваться в такой системе (полоса пропускания), напрямую зависит от ширины каждого канала и способности передатчика выбирать ортогональные частоты. Таким образом, для увеличения скорости 802.11 были применены два разных метода. Первый - просто увеличить ширину канала, чтобы можно было использовать больше несущих частот для передачи данных. Второй - найти более эффективные способы упаковки данных в один канал с помощью более сложных методов модуляции. Например, 802.11b может использовать канал шириной 40 МГц в диапазоне 2,4 ГГц, а 802.11ac может использовать канал шириной 80 или 160 МГц в диапазоне 5 ГГц.
Пространственное мультиплексирование
Другие формы мультиплексирования для увеличения пропускной способности между двумя устройствами также используются в серии спецификаций 802.11. Спецификация 802.11n представила Multiple Input Multiple Output (MIMO), которые позволяют сигналу проходить разными путями через единую среду (воздух). Это может показаться невозможным, поскольку в комнате только один "воздух", но беспроводные сигналы фактически отражаются от различных объектов в комнате, что заставляет их проходить через пространство разными путями. Рисунок 2 демонстрирует это.
На рисунке 2, если предположить, что передатчик использует антенну, которая будет передавать во всех направлениях (всенаправленная антенна), есть три пути через одно пространство, помеченные 1, 2 и 3. Передатчик и приемник не могут "видеть" три отдельных пути, но они могут измерять силу сигнала между каждой парой антенн и пытаться посылать различные сигналы между внешне разделенными парами, пока не найдут несколько путей, по которым могут быть отправлены различные наборы данных.
Второй способ использования нескольких антенн - это формирование луча. Обычно беспроводной сигнал, передаваемый от антенны, охватывает круг (3D-шар). При формировании луча, он формируется с помощью одного из различных методов, чтобы сделать его более продолговатым. Рисунок 3 иллюстрирует эти концепции.
В несформированном узоре сигнал представляет собой шар или шар вокруг кончика антенны- нарисованный сверху, он выглядит как простой круг, простирающийся до самой дальней точки в форме шара. С помощью отражателя луч может быть сформирован или сформирован в более продолговатую форму. Пространство позади отражателя и по бокам луча будет получать меньше (или вообще не получать, для очень плотных лучей) мощности передачи. Как можно построить такой отражатель? Самый простой способ - это физический барьер, настроенный на отражение силы сигнала, подобно тому, как зеркало отражает свет или стена отражает звук. Ключ - это точка в сигнале передачи, в которой устанавливается физический барьер. Рисунок 4 будет использоваться для объяснения ключевых моментов в форме сигнала, отражении и гашении.
Типичная форма волны следует за синусоидальной волной, которая начинается с нулевой мощности, увеличивается до максимальной положительной мощности, затем возвращается к нулевой мощности, а затем проходит цикл положительной и отрицательной мощности. Каждый из них представляет собой цикл- частота относится к числу повторений этого цикла в секунду. Вся длина волны в пространстве вдоль провода или оптического волокна называется длиной волны. Длина волны обратно пропорциональна частоте- чем выше частота, тем короче длина волны.
Ключевой момент, который следует отметить на этой диаграмме, - это состояние сигнала в точках четверти и половины длины волны. В четвертьволновой точке сигнал достигает наивысшей мощности; если объект или другой сигнал интерферирует в этой точке, сигнал будет либо поглощен, либо отражен. В точке полуволны сигнал находится на минимальной мощности; если нет смещения или постоянного напряжения на сигнале, сигнал достигнет нулевой мощности. Чтобы отразить сигнал, вы можете расположить физический объект так, чтобы он отражал мощность только в точке четверти волны. Физическое расстояние, необходимое для этого, будет, конечно, зависеть от частоты, так же как длина волны зависит от частоты.
Физические отражатели просты. Что делать, если вы хотите иметь возможность динамически формировать луч без использования физического отражателя? Рисунок 5 иллюстрирует принципы, которые вы можете использовать для этого.
Светло-серые пунктирные линии на рисунке 5 представляют собой маркер фазы; два сигнала находятся в фазе, если их пики выровнены, как показано слева. Два сигнала, показанные в середине, находятся на четверть вне фазы, так как пик одного сигнала совпадает с нулевой точкой или минимумом второго сигнала. Третья пара сигналов, показанная в крайнем правом углу, является комплементарной, или на 180 градусов вне фазы, так как положительный пик одного сигнала совпадает с отрицательным пиком второго сигнала. Первая пара сигналов будет складываться вместе; третья пара сигналов будет погашена. Вторая пара может, если она правильно составлена, отражать друг друга. Эти три эффекта позволяют сформировать пучок, как показано на рисунке 6.
Одна система формирования луча может использовать или не использовать все эти компоненты, но общая идея состоит в том, чтобы ограничить луч в пределах физического пространства в среде - как правило, свободное распространение в воздухе. Формирование луча позволяет использовать общую физическую среду в качестве нескольких различных каналов связи, как показано на рисунке 7.
На рисунке 7 беспроводной маршрутизатор использовал свои возможности формирования луча для формирования трех разных лучей, каждый из которых направлен на другой хост. Маршрутизатор теперь может отправлять трафик по всем трем из этих сформированных лучей с более высокой скоростью, чем если бы он обрабатывал все пространство как единую совместно используемую среду, потому что сигналы для A не будут мешать или перекрываться с информацией, передаваемой в B или C.
Совместное использование канала
Проблема мультиплексирования в беспроводных сигналах связана с совместным использованием одного канала, как в системах проводных сетей. В решениях, разработанных для совместного использования единой беспроводной среды, преобладают две специфические проблемы: проблема скрытого узла и проблема мощности передачи / приема (которую также иногда называют перегрузкой приемника). На рисунке 8 показана проблема со скрытым узлом.
Три круга на рисунке 8 представляют три перекрывающихся диапазона беспроводных передатчиков в точках A, B и C. Если A передает в сторону B, C не может слышать передачу. Даже если C прослушивает свободный канал, A и C могут передавать одновременно, что вызывает конфликт в B.
Проблема скрытого узла усугубляется из-за того, что мощность передачи по сравнению с мощностью принятого сигнала, и реальность воздуха как среды. Главное практическое правило для определения мощности радиосигнала в воздухе - сигнал теряет половину своей мощности на каждой длине волны в пространстве, которое он проходит. На высоких частотах сигналы очень быстро теряют свою силу, что означает, что передатчик должен послать сигнал с мощностью на несколько порядков больше, чем его приемник способен принять.
Очень сложно создать приемник, способный "слушать" локальный передаваемый сигнал в полную силу, не разрушая приемную схему, а также способный "слышать" сигналы очень низкой мощности, необходимые для расширения диапазона действия устройства. Другими словами, передатчик насыщает приемник достаточной мощностью, чтобы во многих ситуациях "уничтожить" его. Это делает невозможным в беспроводной сети для передатчика прослушивать сигнал во время его передачи и, следовательно, делает невозможным реализацию механизма обнаружения коллизий, используемого в Ethernet (как пример).
Механизм, используемый 802.11 для совместного использования одного канала несколькими передатчиками, должен избегать проблем со скрытым каналом и приемником. 802.11 WiFi использует множественный доступ с контролем несущей / предотвращение конфликтов (Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance -CSMA/CA) для согласования использования канала. CSMA/CA похож на CSMA/CD:
Перед передачей отправитель прослушивает сообщение, чтобы определить, передает ли его другое устройство.
Если слышна другая передача, отправитель "замирает" на определенный случайный период времени перед повторной попыткой- эта отсрочка предназначена для предотвращения того, чтобы несколько устройств, слышащие одну и ту же передачу, не пытались передать данные одновременно.
Если никакой другой передачи не слышно, отправитель передает весь кадр- отправитель не может принять сигнал, который он передает, поэтому в этой точке нет способа обнаружить коллизию.
Получатель отправляет подтверждение кадра при получении; если отправитель не получает подтверждения, он предполагает, что произошла коллизия, отключается на случайное количество времени и повторно отправляет кадр.
Некоторые системы WiFi также могут использовать Request to Send/Clear to Send (RTS / CTS). В таком случае:
Отправитель передает RTS.
Когда канал свободен, и никакая другая передача не запланирована, получатель отправляет CTS.
Получив CTS, отправитель передает данные
Какая система будет обеспечивать более высокую пропускную способность, зависит от количества отправителей и получателей, использующих канал, длины кадров и других факторов.
Маршалинг данных, контроль ошибок и управление потоком данных
Маршалинг данных в 802.11 аналогичен Ethernet; в каждом пакете есть набор полей заголовка фиксированной длины, за которыми следуют транспортируемые данные и, наконец, четыре октетная Frame Check Sequence (FCS), которая содержит CRC для содержимого пакета. Если получатель может исправить ошибку на основе информации CRC, он это сделает, в противном случае получатель просто не подтверждает получение кадра, что приведет к повторной передаче кадра отправителем.
Порядковый номер также включен в каждый кадр, чтобы гарантировать, что пакеты принимаются и обрабатываются в том порядке, в котором они были переданы. Управление потоком обеспечивается в системе RTS / CTS приемником, ожидающим отправки CTS, пока у него не будет достаточно свободного места в буфере для приема нового пакета, чтобы промежуточные системы могли обнаруживать конечные системы; это называется протоколом End System to Intermediate System (ES-IS).