Технология беспроводной интеллектуальной сети SmartMesh. Что такое mesh? Mesh сеть это … Меш технология

Присутствие точки доступа (Access Point) и модуля WiFi, например в ноутбуке, позволяет организовать беспроводную сеть в так называемом режиме Infrastructure. По большому счету этот режим можно назвать Мастер-Ведомый, когда AP играет роль главной скрипки, а WiFi подключаются непосредственно к этой самой AP. Наверняка многие из вас уже имеют опыт работы из мест употребления прохладительных напитков и приятного времяпровождения, где развернуты WiFi-сети. Однако стоит вспомнить, что даже два WiFi-модуля можно заставить играть по другим правилам, выставив их в режим работы Ad-Hoc. В этом случае уже нет главного устройства и подчиненного, они все являются однотипными. Вот здесь-то нас и поджидают приятные сюрпризы, а именно -появляется возможность организовать mesh-сеть (у нас она называется как "ячеистая", но я думаю, что именно английский вариант приживется). Чем хороша mesh-топология? Во-первых, сеть создается из относительно дешевых модулей, каждый из которых по радиоканалу соединен со всеми соседями в зоне видимости. Второе немаловажное свойство - сеть из этих модулей самоорганизуется и способна восстанавливаться при выходе из строя некоторых узлов. И третье - низкая стоимость поддержки сети - раз узлы могут постоянно "видеть" и "чувствовать" состояние соседей и соответственно принимать решение об изменении маршрутных таблиц, то поддержка в данном случае заключается в правильном включении в сеть бытового электропитания.

Но не стоит думать, что минусов нет. Конечно, они есть: это идополнительный служебный трафик, который обязан курсировать по сети, и проблема в правильном выборе программных комонентов, а именно, протоколов обмена - когда сеть состоит из 10 узлов, проблем нет, но при наличии 100 и более узлов приходится задумываться об эффективном выборе маршрутов.И это задача разработчиков.

Архитектура Mesh-сети

Топология Mesh основана на децентрализованной схеме организации сети, в отличие от типовых сетей 802.1 1a/b/g, которые создаются по централизованному принципу. Точки доступа, работающие в Mesh-сетях, не только предоставляют услуги абонентского доступа, но и выполняют функции маршрутизаторов/ретрансляторов для других точек доступа той же сети. Благодаря этому появляется возможность создания самоустанавливающегося и самовосстанавливающегося сегмента широкополосной сети.

Mesh-сети строятся как совокупность кластеров.Территория покрытия разделяется на кластерные зоны, число которых теоретически не ограничено. В одном кластере размещается от 8 до 16 точек доступа. Одна из таких точек является узловой (gateway) и подключается к магистральному информационному каналу с помощью кабеля (оптического либо электрического) или по радиоканалу (с использованием систем широкополосного доступа). Узловые точки доступа, так же как и остальные точки доступа (nodes) в кластере, соединяются между собой (с ближайшими соседями) по транспортному радиоканалу. В зависимости от конкретного решения точки доступа могут выполнять функции ретранслятора (транспортный канал) либо функции ретранслятора и абонентской точки доступа. Особенностью Mesh является использование специальных протоколов, позволяющих каждой точке доступа создавать таблицы абонентов сети с контролем состояния транспортного канала и поддержкой динамической маршрутизации трафика по оптимальному маршруту между соседними точками. При отказе какой-либо из них происходит автоматическое перенаправление трафика по другому маршруту, что гарантирует не просто доставку трафика адресату, а доставку за минимальное время. Процедура расширения сети в пределах кластера ограничивается установкой новых точек доступа, интеграция которых в существующую сеть происходит автоматически. Недостаток подобных сетей заключается в том, что они используют промежуточные пункты для передачи данных; это может вызвать задержку при пересылке информации и, как следствие, снизить качество трафика реального времени (например, речи или видео). В связи с этим существуют ограничения на количество точек доступа в одном кластере. На сегодняшний день выпускается Mesh-оборудование как внешнего, так и внутреннего размещения.

Стандарты беспроводной передачи данных, используемые для построения Mesh-сетей

Как уже говорилось выше, основой для реализации Mesh-сетей на сегодняшний день является стандарт IEEE 802.11 (Wi-Fi). Оборудование стандарта pre-Wi-МАХ уже сегодня применяется для подключения узловых точек Mesh-сетей к магистральным каналам (Tropos, Nortel и др.). Учитывая технологические преимущества WiMAX, данный стандарт (особенно в его мобильной версии) будет использоваться для организации абонентского доступа. Однако начало этого процесса следует отнести на момент появления на рынке дешевых абонентских устройств.

Wi-Fi Mesh-сети

Сервисные возможности

Хэндовер

В настоящее время в стандарте 802.11 нет строгих спецификаций по реализации хэндо-вера ("бесшовного" перемещения абонентов между точками доступа). Однако для обеспечения такого перехода предусмотрены специальные процедуры сканирования эфира и присоединения ("association"). Реализация хэн-довера в сетях Wi-Fi может осуществляться различным образом, например, на базе протокола Radius или под управлением интеллектуального беспроводного контроллера, организующего "туннель" при переходе клиента в зону обслуживания соседней точки доступа. В спецификации 802.11k (см. врезку) описаны процедуры, позволяющие клиентскому устройству выбрать точку доступа, к которой следует подключиться перед разрывом текущего соединения. Кроме того, использование алгоритма кэширования, предусмотренного спецификацией 802. 11i, обеспечивает установление нового защищенного соединения за время, не превышающее 20-30 мс. Как результат -оборудование с поддержкой механизмов управления 802.11k обеспечивает переключение абонентского устройства на новую точку доступа за время не более 50 мс. Такая задержка не будет замечена пользователем, так как она в несколько раз меньше человеческого порога восприятия.

Межсетевой роуминг

Объединение сетей Mesh (проблема роуминга), а в дальнейшем также объединение сетей фиксированной и мобильной связи служит решению основной задачи: возможности предоставлять мобильным конечным пользователям как можно более широкий ассортимент услуг по как можно более низкой цене. Отсюда встает необходимость решать задачу по организации межсетевого роуминга согласно известному принципу "один человек - один номер" при перемещении абонента между сетями различного типа. В пределах городской сети, состоящей из набора кластеров, проблема роуминга при переходе клиента из кластера в кластер решается механизмами ESSID, WEP/802.1x и VPN. Свободно перемещающийся клиент идентифицируется по IP-адресу с организацией виртуальных IP-каналов. Ожидается, что в спецификации 802.11s будет описана процедура объединения сетей, в том числе и различного типа. Создание крупных сетей 802.11s позволит устранить ныне существующую проблему перехода между сетями Wi-Fi, развернутыми в различных городах.

Мультисервисность

Обеспечение мультисервисности предполагает организацию для клиента полного спектра IP-услуг, включая доступ в Интернет, VoIP, видеоконфе-ренц-связь и т.д. Стандарт IEEE 802.11e позволяет при сохранении полной совместимости с действующими стандартами 802.11а/b/g расширить функциональность за счет обслуживания потоковых мультимедиаданных и предоставления гарантированного качества услуг QoS. Механизм основан на приоритезации трафика и предполагает организацию контроля полосы пропускания по группам пользователей и типам трафика (голос, видео и т.д.). Практическая реализация QoS позволяет организовывать не только голосовые, но и видеосессии для пользователей, крайне требовательных к безопасности и надежности соединения (службы безопасности).

Безопасность

Вопросы безопасности Mesh (защита от нелегальных подключений) являются весьма актуальными, особенно для систем городского масштаба, которые объединяют муниципальные, абонентские и корпоративные сети. Безопасность сетей обеспечивается в рамках спецификаций стандарта 802.11. Стандарт шифрования (Wired Equivalent Privacy, WEP) на сегодняшний день не удовлетворяет требованиям из-за слабой стойкости ключа. Принятие стандарта 802.11 i (WPA2) делает доступной более безопасную схему аутентификации и кодирования трафика. Стандарт IEEE 802.11i предусматривает использование в продуктах Wi-Fi таких средств, как поддержка алгоритмов шифрования трафика: TKIP (Temporal Key Integrity Protocol), WRAP (Wireless Robust Authenticated Protocol) и CCMP (Counter with Cipher Block Chaining Message Authentication Code Protocol). Этих алгоритмов достаточно для защиты на уровне абонентского трафика, но на уровне корпоративного пользователя используются дополнительные механизмы, включающие более совершенные способы аутентификации при подключении к сети: более крипто-стойкие методы шифрования, динамическую замену ключей шифрования, использование персональных межсетевых экранов, мониторинг защищенности беспроводной сети, технологию виртуальных частных сетей VPN и т.д.

Интеграция с существующими сетями GSM

Преимущества интегрированных сетей Wi-Fi-GSM очевидны, что заставляет производителей оборудования активно развивать это направление. Усилия в этом направлении связаны в первую очередь с созданием механизма межсетевого перехода. Компании Motorola, Avaya и Pro-xim разработали универсальные беспроводные устройства и создали форум SCCAN (Seamless Converged Communication Across Networks), уже одобренный IEEE. Альянс SCCAN должен разработать спецификацию взаимодействия между двухсетевыми устройствами и офисными IP-станциями, способными работать и в Wi-Fi, и в сотовых сетях. Технология UMA (Unlicensed Mobile Access), разработанная американской компанией Kineto Wireless, позволяет мобильному абоненту переключаться с GSM-сети на сеть Wi-Fi, не прерывая разговора. На сегодняшний день рынок GSM-телефонов со встроенным модулем Wi-Fi насчитывает более 30 моделей и их количество неуклонно растет.

Mesh-приложения

Наибольшую эффективность следует ожидать при реализации Mesh-сетей масштаба города (MAN). Особенности организации и использования подобных сетей определяются социальной и коммерческой целесообразностью, при этом сети могут либо строиться только как корпоративные (муниципальные) или абонентские, либо решать обе задачи одновременно. С точки зрения абонентского сервиса подобные сети уже сегодня обеспечивают полный спектр IP-приложений - Ethernet, VoIP, real time video.

Абонентские сети

Главной задачей абонентских сетей является обеспечение доступа пользователей (стационарных и мобильных) к ресурсам Интернета и организация Wi-Fi-телефонии. Особенностью таких сетей является, как правило, высокая плотность установки точек доступа (порядка 10 точек/км2). Этот параметр определяется в значительной степени низкой выходной мощностью клиентских устройств (Wi-Fi-адаптеры, телефоны), высокой плотностью размещения абонентов (и, следовательно, необходимостью обеспечивать высокую емкость абонентского трафика), а также характеристиками чувствительности точек доступа. Развертывание подобных сетей становится выгодным при достаточно большом числе пользователей и на сегодняшний день определяется не техническими, а экономическими аспектами. Основные проблемы, с которыми приходится сталкиваться при создании Mesh-сетей внешнего (уличного размещения) в России:

·ограниченность частотного ресурса (частотные диапазоны 802.11 в крупнейших городах России практически исчерпаны);

·необходимость подтверждения результатов радиочастотного планирования практическими исследованиями состояния радиообстановки в зоне развертывания сети (наличие незарегистрированных пользователей);

·организация размещения точек доступа в максимальной близости от абонентов, обеспечение круглосуточного электропитания и т.д.

В качестве примера можно привести Mesh-сеть компании "Голден Телеком", разворачиваемую в Москве и насчитывающую до 3500 точек доступа. Не менее крупные проекты на момент написания этой статьи находятся в стадии реализации в г. Тайбэй и Македонии (в Македонии поставлена задача организовать полное покрытие сетями Wi-Fi 40 городов, то есть всей территории страны площадью более 1500 км 2). Типовое решение для мобильных абонентов предполагает монтаж точек доступа на уровне 10-12 метров, вдоль улиц на столбах городского освещения, опорах светофоров, кабельных растяжках и т.д.

Муниципальные сети

Mesh-топология позволяет реализовать уникальные по своим возможностям сети муниципального назначения, ориентированные на службы оперативного реагирования (милиция, "Скорая помощь", МЧС). Одним из требований является наличие производителей мобильных роутеров, монтируемых в автомобилях. Основу сети составляют узловые и абонентские точки доступа, размещаемые на улице (как правило, вдоль дорог) и организующие зоны информационного покрытия, в которых обеспечивается подключение абонентов со стандартными Wi-Fi-адаптера-ми. Дополнительно точки доступа могут использоваться для организации управления движением (светофоры) и сбора видеоинформации, с подключением видеокамер по проводному или беспроводному интерфейсу. Подключение пользователей, расположенных внутри помещений, к внешней сети производится с помощью внутри-офисных точек доступа, которые характеризуются пониженной выходной мощностью и "комнатным" исполнением корпуса. Наибольший интерес представляют мобильные точки доступа, предназначенные для эксплуатации в автомобилях. Использование этих устройств не только увеличивает радиус действия между точками доступа до 800-1200 метров, но и позволяет организовать:

·информационное обеспечение пользователей внутри автомобиля при проводном или беспроводном подключении конечных устройств (ноутбук, PDA и т.д.);

·информационное покрытие в радиусе 300 м вокруг автомобиля для абонентов со стандартными Wi-Fi-адаптерами 802.1 1b/g;

·контроль положения автомобиля при использовании встроенного в точку доступа GPS-приемника.

Применение мобильных точек доступа позволяет организовать оперативное расширение зоны покрытия или увеличение информационной емкости сети за счет концентрации оборудованных автомобилей в "горячих точках". Механизмы самоорганизации Mesh-сети позволяют за минимальное время (определяемое временем прибытия автомобилей, оборудованных Mesh-точками доступа) организовывать зону Wi-Fi c передачей оперативной аудио- и видеоинформации на центральный пульт. Анализ создания и развития Mesh-сетей показывает, что существует устойчивая тенденция объединения абонентских и муниципальных сетей. Зачастую сети, построенные по муниципальному заказу, дополняются впоследствии точками доступа и эксплуатируются операторами в объединенном "муниципально-абонентском" режиме.

Технологические сети

Высокий уровень автоматизации современного производства требует передачи больших объемов контрольной и управляющей информации. С появлением на рынке первичных преобразователей и микроконтроллеров со встроенными модулями Wi-Fi беспроводные решения при организации технологических сетей становятся все более востребованными. В первую очередь это касается многоуровневых сетей передачи данных, предназначенных для современных транспортных систем. Функциональные возможности таких систем включают в себя сбор информации об объекте (техническое состояние, идентификация груза), передачу видеоизображений систем безопасности и т.д. Уже реализовано несколько проектов Mesh-сетей на железнодорожном транспорте. Типовыми задачами таких проектов являются организация абонентского доступа и передача технологической информации в поездах. Точки доступа, расположенные вдоль железнодорожного полотна, обеспечивают организацию зон Wi-Fi в вагонах поезда, следующего со скоростью до 300 км/ч.

Оборудование

На сегодняшний день большую часть рынка Mesh-оборудования занимают sturtup-компании, однако ситуация очень быстро меняется. Компании Cisco, Motorola, Nortel, Proxim, Alvarion,Mikrotik, Senao (организация транспортных каналов) - вот далеко не полный перечень известных производителей, все более активно работающих в секторе Mesh-оборудования.

Все представленное на рынке оборудование можно условно разделить на 3 группы:

·группа № 1 - Single-радиосистемы с одиночным радиоблоком, использующие антенны круговой диаграммы направленности;

·группа № 2 - Dual-радиосистемы с двумя радиоблоками, использующие антенны круговой диаграммы направленности;

·группа № 3 - Multi-радиосистемы, использующие раздельные радиоблоки для организации транспортного и абонентского доступа с применением направленных антенн.

Основные технические характеристики оборудования приведены в ниже.

Группа № 1. Single-радио

При использовании Single-радио один радиомодуль в частотном диапазоне (2,4 ГГц) применяется для организации абонентского доступа и транспортного канала между точками. Учитывая плотность установки точек доступа и ограниченность частотного ресурса, для исключения их взаимного влияния требуется очень тщательное частотное и структурное планирование сети. Число переходов (hops) трафика между точками доступа должно составлять не более 3-4, что ограничивает возможности масштабирования сети в пределах одного кластера при организации сервисов реального времени. Несмотря на указанную специфику, Mesh-сети, построенные на оборудовании 1-й группы, лидируют по присутствию на рынке. Оборудование характеризуется низкой стоимостью и является наиболее эффективным для создания зон покрытия малого масштаба.

Группа № 2. Dual-радио

При использовании Dual-радио применяются раздельные радиомодули для организации абонентского доступа (2,4 ГГц) и транспортного канала (5,8 ГГц). Подобное решение позволяет избавиться от интерференционных помех при передаче информации между точками, что упрощает частотное планирование сети и повышает производительность системы по транзитному трафику за счет "переноса" транспортного канала в другой частотный диапазон.

Группа № 3. Multi-радио

Оборудование третьей группы наиболее интересно по архитектурному решению. Оно построено по модульному принципу с использованием от 4 до 6 радиоблоков. Это позволяет (так же, как и в решениях Dual-радио) организовать разделение абонентского и транспортного потоков. Однако эффективность решения Multi-радио повышается за счет разделения входящего и нисходящего транспортных потоков при увеличения общего числа "транспортных" радиомодулей. Модульная архитектура (на практике это набор плат, монтируемых в типовом корпусе) допускает оперативную замену радиомодулей и позволяет производить простую модернизацию всей сети по мере развития технологической и элементной базы, включая переход на новые стандарты (Wi-МАХ).

Перспективы и шансы на успех

Усложнение Mesh-систем по мере увеличения их масштаба и необходимость объединения с альтернативными сетями (GSM, 3G, WiMAX и т.д.) потребуют создания более сложных систем управления, основанных на централизованных решениях. Коммерческая эффективность объединенных сетей "муниципально-абонент-ского" доступа приведет к росту их числа и потребует создания более эффективных решений, обеспечивающих безопасность муниципального сектора сетей.

Для России ожидаемым сектором строительства Mesh-сетей являются крупные мегаполисы (спальные районы и деловой центр) и коттеджные поселки. Проблемы организации таких сетей связаны в первую очередь с частотными ограничениями. В отличие от стран с "открытыми" диапазонами стандарта 802.11, в России при построении внешних сетей необходимо получение Решений ГКРЧ и частотных разрешений. При построении внутренних сетей процедура упрощена: если оборудование указано в Приложении № 2 Решения ГКРЧ № 04-03-04-003 от 06.12.2004 или внесено в перечень оборудования последующими решениями ГКРЧ, то достаточно регистрации сети в местном радиочастотном центре.

Учитывая политику, проводимую Мининформсвязи России , следует ожидать, что границы между топологией традиционных решений ШПД (особенно в приложении стандарта WiMAX для частотных диапазонов 2,4; 3,5; 5,8 ГГц) и Mesh при реализации в России будут постепенно размываться.

Mesh как принцип сетевого построения безусловно будет развиваться и займет если не определяющее, то значимое положение в глобальной информационной сети.

Давайте для начала разберёмся – что же такое mesh сети? Wi-Fi Mesh системы – это сеть, которая строится на основе одноранговых или по другому равноправных модулей. То есть у нас есть передатчики, которые без каких-либо проблем взаимодействуют со всеми устройствами в сети. Вот обычная домашняя локалка взаимодействуют путем подключения клиентов к маршрутизатору. Именно в нём хранится все данные маршрутов, там же идёт распределение IP адресов с помощью DHCP. Пакеты информации идут строго к маршрутизатору извне, а далее к устройству.

Mesh сеть как я уже и сказал, состоит из модулей, которые передают информацию путём Wi-Fi технологии. Но в данной структуре нет основного центрального маршрутизатора. А пакеты информации идут непосредственно от одного ближайшего модуля, до другого или подключенного устройства. У такой системы также нет центрального DHCP сервера, который раздаёт адреса для маршрутов.

Плюсы

Основным преимуществом такой сети – простота в расширении. Так как у нас нет центрального узла, а каждый модуль выступает неким узлом между подключенными устройствами и подобными модулями – сеть может бесконечно расширяться. Если поставите, к примеру дома в роутер, то расширить сеть сможете только на повторителях вокруг этого же маршрутизатора.

Они должны располагаться в радиусе действия волны основного аппарата. Здесь же все по-другому. Каждый модуль в автономном режиме подключается к сети без дополнительных настроек и сразу же расширяет ею. То есть можете сделать свой радиус покрытия сети любой формы и размера.

Также огромным плюсом является то, что можете подключить интернет к любому модулю и он станет раздавать интернет на остальные устройства. Можно при соответствующих настройках объединять крупные сети.

Данная технология позволяет строить бесшовный интернет. Немного расскажу об этом. Смотрите при стандартном расширении сети люди чаще используют связку: роутер + повторитель. Например, у вас роутер стоит на первом этаже, а повторитель на втором. Поднимаетесь с телефоном с первого этажа на второй.

И переподключение к повторителю произойдёт только при полном отсутствии сигнала от центрального маршрутизатора. Идёте с телефоном, уже связь плохая, интернет не грузит, фильм тормозит, но устройство, которое выступает как клиент, на отрез отказывается подключаться к повторителю. И когда связь пропадает смартфон какое-то время переподключается к репитеру.

В данной технологии все происходит быстрее. И устройство переподключается к более сильному сигналу модуля. ASUS Lyra, TP-Link, Deco M9 Plus и другие современные системы поддерживают все стандарты Wi-Fi от 2.4 ГГЦ до 5 ГГц. Но чаще используется именно первый стандарт, так как он имеет более широкий радиус покрытия.

Ну и самое главное, передатчики очень просто в настройке. Все системы разделены на два вида:

• Самоорганизующиеся;
• Настраиваемые.

Первый вариант используется чаще. Если нужно расширить сеть, просто покупаете дополнительный модуль, приносите домой или в офис и устанавливаете его в нужном месте. После этого зона покрытия всеобщей сети станет больше. Модуль автоматически подключится к сети и уже начнёт работать.

При этом к сети может подключится любой. Можете, например сделать всеобщую сеть вашего жилого дома. Просто каждый сосед покупает по такому модулю и вот у вас уже сеть жилого дома. Которую как уже поняли – можно объединить с подобными сетями других домов.

Минусы

Данная технология все же достаточно затратная в плане закупки оборудования, если говорить про крупные компании. Но это все равно дешевле стационарных станций и подключения «Бесшовного Wi-Fi». Самым главным минусом, является то, что технология очень молодая, а люди с опаской смотрят, на что-то новое.

Для государства это как плюс, так и минус. Например, с помощью расширения сети можно подключить интернет в глубинке, без особых затрат. Но отслеживать трафик практически невозможно, так как нет четкого распределения IP адресов. Также некоторые системы позволяют использовать IPv6 и устанавливать себе адрес – какой вздумается.

Качество связи зависит от аппарата – чем он качественнее и дороже, тем лучше. Дешёвые передатчики могут греться, выходить из строя и резать ширину канала передачи. Из-за того, что подобные системы очень молодые, то и протоколы, на которых они работают пока в разработки. Ещё пока нет установленного стандарта DNS-системы.

Протоколы

Сейчас используется ряд протоколов. В таблице ниже можно посмотреть все их плюсы, минусы.

На данный момент самой продвинутой является система CJDNS. Во-первых, она имеет автономную настройку адресов, но клиент сам может назначить адрес. Используется система IPv6, что уменьшает шанс, конфликта адресов.

Есть шифрование трафика, то есть выследить клиента – невозможно. Например, сосед может использовать ваш узел, для просмотра запрещённого контента (Это я пишу в плане примера). И его невозможно будет выследить. Другие системы, такие как: «B.A.T.M.A.N.», «DTN», «Netsukuku» и «OSPF» – имеют менее широкие возможности. Но пока ни одна не имеют поддержки DNS, поэтому их пока не используют в крупных компаниях.

Вывод

Вай-фай Меш технология - это будущее. Если всё будет и дальше так развиваться, то провайдерам придётся уменьшить цену на использование интернета, так как он будет практически везде. Ведь подключитьcя к WiFi можно будет в любой точке города, при широком распространении.

На мой взгляд, в первую очередь будут эту беспроводную технологию использовать крупные компании, занимающиеся рекламой. Таким образом можно будет куда проще распространять рекламу в своем сегменте. Но для этого нужно доделать DNS систему. Если у вас ещё остались вопросы – пишите о них в комментариях и я вам отвечу.

Это распределенная, одноранговая, самоорганизующаяся сеть с ячеистой топологией. На английском меш означает «ячейка».

Меш-сети отличаются от привычных централизованных сетей тем, что в них все узлы равноправны, каждый узел является и провайдером, и роутером, и мостом (cетевым коммутатором).

Чтобы стать полноценным узлом в сети, достаточно установить программное обеспечение Меш-сети у себя на роутере/телефоне/ноутбуке. Для подключения клиента к Меш-сети не потребуется никакого дополнительного ПО, кроме dhcp-клиента и поддержки ipv6 системой.

В меш-сети вы «сам себе провайдер», вас нельзя отключить от этой сети, вас нельзя подслушать специальным оборудованием.

Сети Меш - это путь, по которому человечество построит свободный, устойчивый к цензуре, децентрализованный интернет с End-to-End шифрованием трафика по умолчанию. А криптовалюты - это недостающий элемент уравнения.

В чем ценность глобальной Меш-сети?

В Меш-сети невозможно контролировать трафик и узлы, обслуживающие сеть, потому что там нет единого центра для получения IP-адресов (DHCP), все маршруты распределенные и динамические, и DNS также может быть децентрализован;

Меш-сеть опционально анонимна и всегда приватна. Весь трафик шифруется по умолчанию. Нет централизованных логов сессий пользователей и активности узлов. Прощай, Большой Брат.

Трафик невозможно приоритезировать. Network Neutrality - это закон, который прописан в коде. Прощай, приоритезация трафика и лоббирование интересов корпораций и правительств.

Сеть невозможно заблокировать или закрыть, потому что она соединяется по принципу «каждый с каждым», что создает большое количество связей. Обрыв одного или нескольких соединений не нарушит функционирование сети в целом. Прощайте, государственные фаерволы.

Если произошло стихийное бедствие, то с помощью Меш-сети можно быстро построить сеть на месте происшествия для связи, а при поддержке извне - соединить ее с глобальной сетью.

При этом такая сеть может быть дешевой и самоорганизующейся, то есть подключил кабель/Wi-Fi/сотовую связь к девайсу, нажал на кнопку - и ты автоматически становишься участником сети. Также такая сеть может работать в режиме «оверлея », то есть поверх существующей инфраструктуры, например, интернета.

Меш это сложно?

При запуске Меш-сети нужно решать много задач по маршрутизации, одновременно совмещая это с шифрованием и возможностью оверлейного режима работы.

Тем не менее протокол с открытым исходным кодом cjdns и основанный на нем проект Hyperboria решают все эти задачи достаточно эффективно.

Есть множество других протоколов для построения Меш-сетей. Ниже приведена сравнительная таблица :

Авто-назначение адреса - клиент сам выбирает себе адрес и может не менять его, переходя из одной подсети в другую, так как нет единого центра выдачи адресов;

Авто-конф. Маршрутизация - нет необходимости вручную настраивать маршрутизацию в сети;

Распределенная маршрутизация - узлы обмениваются информацией о маршрутизации;

Объединение сетей - способность объединять сети через обычный интернет;

IPv4/v6 - по какому протоколу работает сеть;

Авто-настройка - позволяет пользоваться сетью без установки какого-либо другого ПО;

Разработка - статус разработки сети;

Поддержка - какие операционные системы могут быть полноценными участниками сети.

Проблемы и препятствия для глобальной Меш-сети

В сравнении с привычным интернетом, Меш-сети часто неэффективны, потому что не гарантируют ширину канала и качество связи. Внутри мало контента и нет огромного количества привычных сайтов и сервисов. В самом начале запустить Меш-сеть очень сложно, а эффективность достигается только при большом количестве пользователей (узлов).

Тем не менее cjdns и другие протоколы разрабатываются и функционируют уже около 15 лет. А на нашей планете организовано множество различных Меш-сетей: от Нью-Йорка до Афганистана . Люди строят «свой» интернет, чтобы уйти от контроля правительств и интернет-провайдеров, чтобы защищать свою свободу слова и свободу доступа к информации по всему миру.

Самая крупная Меш-сеть в мире называется Guifi , находится в Испании и насчитывает на момент написания статьи 34,593 активные ноды.

Этот проект стартовал в 2004 году с одной Wi-Fi ячейки. Рамон Рока, один из инженеров компании Oracle, устал ждать, пока в его городок Гурб проведут интернет. Изначально он хотел решить проблему для себя. Но затем помог и соседям. Настроив роутеры Linksys определенным образом, он смог объединить их в Меш-сеть, к которой смогли присоединиться остальные при наличии подключения к интернету.

Первый узел сети заработал, когда Рока установил на самом высоком здании городка роутер с направленной антенной. Это было единственное здание в регионе с подключением к сети. Роутер при помощи направленной антенны связывал с интернетом дом инженера, находящийся в 6 километрах от здания. Вскоре о подключении к интернету начали просить соседи. А потом и соседи соседей, знакомые, коллеги. Все желающие смогли подключиться - доступ был бесплатным, нужно было лишь приобрести роутер. Сеть постепенно увеличивалась в размерах год за годом. Рока и его команда волонтеров работают до сих пор, даже по ночам. Развивать сеть им стоит больших трудов. Все пожертвования уходят на покупку оборудования. По сути, сеть держится только на добровольных началах ее создателей.

Но как заинтересовать всех остальных людей присоединиться к сети, если для них проблемы контроля интернета пока не так актуальны или просто не важны? Как заинтересовать пользователей, которые не понимают, что такое меш и каковы его преимущества, начать наполнять сеть контентом и сервисами, если внутри пусто и нет никого, кроме ранних последователей? Как заинтересовать узлы, лучше обслуживать сеть и предоставлять более качественный канал связи?

С одной стороны, государства, интернет-провайдеры и корпорации сами создают стимулы для развития свободного альтернативного интернета. Вспомнить хотя бы последнюю , когда РКН заблокировал более 18 миллионов ip-адресов, в том числе и адреса серверов Google и Amazon. Пострадали многие сайты и сервисы, среди которых - Microsoft Office 365, обновления Windows, Xbox, Viber, Одноклассники и многие другие. Были проблемы с проведением платежей через 3DSecure MasterCard.

Но одних только негативных стимулов недостаточно для создания сетевого эффекта для перехода из привычного интернета в свободную глобальную Меш-сеть.

До появления криптовалют реализация «позитивных» экономических стимулов в Меш-сетях во всей их гибкости и мощности была невозможна. Просто потому, что вам бы пришлось под каждое устройство писать код для процессинга банковско-фиатных платежей, что очень сложно и небезопасно, а также проходить бюрократические барьеры и идентификацию по паспорту. По сути, сейчас у нас уже есть все технологии для реализации глобальной Меш-сети. Но будем реалистами - скорее всего, ее альфа-версии.

Что такое меш + криптовалюты? Глобальная Меш-сеть

Допустим, система экономических стимулов может выглядеть как-то так:

Я плачу пирам (пиры - это соседние узлы в Меш-сети ) за трафик, который они маршрутизируют для меня;

Пиры платят мне за трафик, который я маршрутизирую для них;

Я делаю криптовалютный депозит на свой аккаунт-узел, когда баланс нулевой;

Нет никаких сомнений в том, что такая сеть принесет огромную пользу абсолютно всем. Посмотрим, найдется ли тот, кому хватит огня, чтобы реализовать это.

Примеры криптовалютных проектов, которые делают Меш-сети : Skycoin, RighMesh, Ammbr, Altheamesh.

Например, проект Skycoin разрабатывают свою Меш-сеть Skywire , и планы очень амбициозные. Команда хочет построить глобальную Меш-сеть, а блокчейн Skycoin будет использоваться в ней как платежная система.

Точки могут работать в MESH сети как самостоятельно (например, интеллектуальные точки — Motorola), так и в качестве тонкого клиента под управление контроллера (Blusocket).

«Умные» точки доступа могут динамически перераспределять нагрузку. Если одна точка оказывается перегружена, она снижает мощность и передаёт часть своих абонентов соседним точкам, которые увеличивают мощность.

Современные точки могут использовать дополнительные радионтерфейсы (2-ой или 3-ий) в качестве сенсора окружающего радиоэфира, что позволяет в автоматическом режиме выбирать оптимальные радоиканалы и излучающую мощность сигнала для снижения влияния интерференции. Сенсор также может регистрировать подключение незарегистрированных точек, информировать об этом администартора сети, а также использовать активное подавление радиосигнала от незаконно установленных точек (защита радиопериметра).

Таким образом значительно упрощается проведение пуско-наладочных работ. Часто данныя технолгогия позволяет исключть трудоёмкую и дорогостоящую процедуру радиопланирования.

Использование VLAN с несколькими SSID позволяет и QoS позволяет приоритезировать критичный к задержкам трафик для бизнес-пользователей за счёт обрезания сокрости для гостевого доступа.

Основное преимущенство MESH сетей в их мобильности и высокой скорости развёртывания. При переезде в новый офис компания может забрать точки доступа с собой и развернуть сеть Wi-Fi за несколько часов.

Технология MESH активно применяется не только в офисных зданиях. MESH удобно использовать для организации публичного доступа в интернет на открытых площадках, площадаях парках и стадионах.

Отдельное направление MESH - сетей — организация равномерного покрытия на больших складских площадях.

Таким образом Wi-Fi перестало быть игрушкой для домашнего использования. В наши дни профессиональные Wi-Fi решения используются бизнесом как основной рабочий IT-инструмент.

Существуют простые в использовании анализаторы сети, такие как NETSCOUT AirCheck G2 . Это похожий на смартфон прибор с поддержкой стандартов Wi-Fi 802.11a/b/g/n/ac. С данным портативным прибором можно обойти все помещения, замерить уровень сигнала и нанести границы зоны покрытия на карту, в том числе и с привязкой к координатам GPS.

Портативный анализатор сети NETSCOUT AirCheck G2

С помощью анализатора NETSCOUT AirCheck G2 можно решить сразу множество задач. В частности, можно убедиться, что сеть Wi-Fi покрывает все требуемое пространство, но при этом не выходит за пределы контролируемой территории, например, на улицу. Также можно проверить производительность сети, бесшовность роуминга, наличие источников помех и т. д.

Ячеистые сети - это распределенная система передачи данных. Все узлы в этой сети соединяются, обмениваются сигналами и совместно усиливают его, не используя центральный сервер. Узлом в этом случае становится любое устройство, которое одновременно может получать и передавать данные, - например мобильный телефон.

Ячеистые сети существуют давно: например, в 1980-е годы они использовались в военных целях - для налаживания связи между бойцами, которые находятся друг от друга на большом расстоянии. На рынок эти сети вышли в 1990-е, но не пользовались популярностью из-за примитивности технологии, которая позволяет делиться данными напрямую. Однако после того как стартап Eero представил свою ячеистую технологию в 2015 году, похожие системы покупателям предложили и крупные компании - Google и D-Link.

Как это работает?

Представьте множество устройств, которые связаны между собой беспроводной связью, - все они взаимодействуют друг с другом для приема и передачи данных. К примеру, если это сотовый телефон, то при подключении он становится и роутером. При этом каждый новый пользователь расширяет зону покрытия сети.

Остальное проще объяснить на примере: после урагана Сэнди, когда интернет был недоступен, людям помогала обмениваться сообщениями ячеистая сеть - они подключались к ней с помощью Bluetooth. Протестующие использовали ячеистую сеть в Гонконге с помощью приложения FireChat; узлами в этом случае выступали телефоны, которые образовывали сеть из равноправных участников. Сотовые операторы или провайдеры не могут отключить ее. Даже если отобрать у активистов часть телефонов, то оставшиеся устройства все равно смогут передавать друг другу информацию и сигнал. Но это выход не в глобальный интернет, а прототип мини-интернета между этими устройствами.

Погодите, то есть в «Фейсбук» с помощью этой технологии не зайти?

Позволяет, просто это другой виток развития ячеистых сетей. Если хотя бы одно устройство в ней имеет доступ к «большому интернету», то ее получат и другие участники сети. Если упростить, это несколько передатчиков, которые связаны между собой и Wi-Fi роутером с измененной технологией. Все эти устройства равномерно распределяют интернет по территории, на которой они располагаются, - например по большому дому или даже городу.

Например, в Нью-Йорке существует сеть NYC Mesh, которая устанавливает на крыше большие антенны для раздачи интернета, которые подключаются к роутерам жителей этих домов. Сеть живет на добровольные пожертвования.

В чем отличие от обычного доступа к интернету?

Представьте, что вам нужно отправить электронное письмо. Для этого вам нужен компьютер, ноутбук или телефон, который подключен к проводному или беспроводному интернету, чтобы запросить доступ в интернет у локального оператора. После этого устройство присоединяется к центральному хабу - точке Wi-Fi, сетевому коммутатору или сотовой станции.

Но в некоторых случаях такое средство общения неудобно. Представим, что вам нужно отправить один файл ста людям. Ваш файл должен пройти через длинный путь нескольких хабов, пока он не достигнет сервера электронной почты. Чтобы получить его, людям нужно сто раз загрузить этот файл к себе с помощью подключения к интернету. Чтобы упростить этот процесс, появились ячеистые сети, где обмен информацией происходит между устройствами напрямую, без центрального хаба.

И для чего это нужно?

Ячеистые сети называют следующим шагом в развитии беспроводных сетей, потому что они решают проблему «мертвых зон» в больших помещениях, - интернет будет распределен по всему помещению равномерно. Обычно небольшая сеть состоит из двух или трех узлов и роутера, который обеспечивает соединение с интернетом. К этой сети вы можете добавить еще несколько узлов, если они требуются, их количество не ограничено. Активисты свободного доступа к интернету стараются популяризировать идею бесплатной сети во всем мире - причем чем больше людей в этом будет участвовать, тем быстрее это произойдет.

Стоит ли покупать домой ячеистую сеть?

Зависит от того, что вам нужно. В случае, если вы хотите использовать ее дома для получения более стабильного сигнала, даже производители советуют устанавливать такую систему в помещениях, если они больше 230 квадратных метров. Они также могут пригодиться в домах, которые построены из кирпича, со стенами из гипса или другого материала, который блокирует сигнал Wi-Fi. В других случаях хороший Wi-Fi роутер, который будет правильно установлен в помещении - в центре, далеко от стен, - сможет справиться с нагрузками.

Большое пространство - не единственный критерий. Ячеистые сети стали актуальны и из-за количества устройств, которые требуют подключения к интернету, - если вы пользуетесь умной камерой на двери, то сигнал вашего роутера может до него попросту не дотянуться. Особенно если в другой комнате у вас стоит Alexa, а на кухне - умный чайник.

А минусы у него есть?

Да. В первую очередь, если вы подключены не к роутеру, а к более мелким узлам - скорость интернета будет ниже. Например, ваш роутер стоит в гостиной, а в спальне и коридоре - узлы. Если вы будете смотреть видео в спальне, то скорость замедлится, потому что роутер будет передавать данные сначала узлу, а он, в свою очередь - на ваш ноутбук. Во-вторых, ячеистая система для дома стоит дорого.

Я решил, что мне нужна такая сеть, к чему стоит присмотреться?

Если стоимость не отпугивает вас, то присмотритесь к крупным производителям. Например, первая компания, которая занялась продажей ячеистых сетей для дома, - Eero - предлагает роутер и два узла за $300. Примерно такое же количество устройств, с чуть измененными параметрами, от Google Wifi стоят $179, а у Linksys такую систему можно купить за $300. Перед покупкой лучше поискать рецензии СМИ, зачастую зарубежные издания тестировали их у себя в редакциях.

Удалось ли построить какую-то большую ячеистую сеть?

Да, одна из самых больших крупных сетей - Guifi - сейчас находится в Каталонии и Валенсии, состоит из 33 тыс. узлов. Она появилась еще в начале нулевых, когда местные жители устали ждать появления в регионе нормального интернет-провайдера. Они настроили несколько роутерев, договорились с администрацией и установили оборудование в стратегических точках города. Сеть стартовала с одной Wi-Fi ячейки и расширялась постепенно. Сейчас Guifi развивается на общественных началах и подключение к ней доступно совершенно бесплатно через мобильную сеть. Другой пример - похожий проект AWMN в Греции, где сеть появилась в 2003 году, его цель также была в том, чтобы выстроить большую сеть. К тому времени, как услуги по широкополосному подключению перестали быть редкостью в Афинах, успел добраться до более удаленных регионов Греции и даже соединиться с узлом в Словении.