В данной статье рассмотрен программно-аппаратный комплекс регистрации пользователей открытой WiFi сети. Базой исследования выступает задача подключения клиента к услуге «Управляемый ХотСпот».
Ключевые слова: хотспот, WiFi, открытая сеть, программно-аппаратный комплекс
В настоящее время практически каждый человек использует интернет для достижения своих целей, будь то доступ в социальные сети, просмотр почты, фильмов или же поиск необходимой информации. Поэтому пользователю важно иметь постоянный доступ во всемирную сеть «Интернет» без каких-либо затруднений, потери скорости и иных задержек.
Одним из вариантов доступа в интернет по технологии WiFi [1] является технология ХотСпот, которая относительно недавно стала появляться на российском рынке.
ХотСпот (от англ. hot spot — «горячая точка») — участок местности (например, кафе, автобусная остановка, станция метро, офис или банк), где при использовании портативного устройства (например смартфона или ноутбука), оснащённого устройством радиодоступа по протоколу WiFi, можно получить доступ к информационным сетям. Так, сейчас все больше заведений делают бесплатные ХотСпоты для доступа к интернету с целью привлечения посетителей и как дополнительный сервис. Во многих случаях в ХотСпотах предоставляется коммерческая услуга интернет-доступа (с оплатой по времени или объёму переданных данных). [2]
Во многих странах предоставление публичного доступа к интернету в ХотСпотах регулируется законодательно, например, в странах Евросоюза согласно союзным директивам владельцы хот-спотов обязаны хранить основные данные о действиях пользователей в течение 12 месяцев.
В настоящее время существует две технологии передачи данных для доступа в интернет:
‒ технологии проводных соединений;
‒ технологии беспроводных соединений.
Также существуют следующие виды беспроводного доступа:
‒ DVB;
‒ WiFi;
‒ GPRS & EDGE;
‒ UMTS / WCDMA (HSDPA; HSUPA; HSPA; HSPA+);
‒ CDMA / (EV-DO);
‒ DECT;
‒ Спутниковый Интернет;
‒ WiBro & WiMAX;
‒ LTE;
‒ iBurst.
Выделим несколько наиболее интересных технологий и рассмотрим их подробнее:
‒ WiFi — торговая марка WiFi Alliance для беспроводных сетей на базе стандарта IEEE 802.11. Под аббревиатурой WiFi (от английского словосочетания Wireless Fidelity [1], которое можно дословно перевести как «беспроводное качество» или «беспроводная точность») в настоящее время развивается целое семейство стандартов передачи цифровых потоков данных по радиоканалам [1].
Обычно схема Wi-Fi сети содержит не менее одной точки доступа и не менее одного клиента. Также возможно подключение двух клиентов в режиме точка-точка (Ad-hoc), когда точка доступа не используется, а клиенты соединяются посредством сетевых адаптеров «напрямую». Точка доступа передаёт свой идентификатор сети (SSID (англ.)русск.) с помощью специальных сигнальных пакетов на скорости 0,1 Мбит/с каждые 100 мс. Поэтому 0,1 Мбит/с — наименьшая скорость передачи данных для WiFi. Зная SSID сети, клиент может выяснить, возможно ли подключение к данной точке доступа. При попадании в зону действия двух точек доступа с идентичными SSID приёмник может выбирать между ними на основании данных об уровне сигнала. Стандарт WiFi даёт клиенту полную свободу при выборе критериев для соединения. Более подробно принцип работы описан в официальном тексте стандарта;
‒ GPRS (англ. General Packet Radio Service — «пакетная радиосвязь общего пользования») — надстройка над технологией мобильной связи GSM, осуществляющая пакетную передачу данных. GPRS позволяет пользователю сети сотовой связи производить обмен данными с другими устройствами в сети GSM и с внешними сетями, в том числе Интернет. GPRS предполагает тарификацию по объёму переданной/полученной информации, а не по времени, проведённому онлайн;
‒ CDMA (англ. Code Division Multiple Access — множественный доступ с кодовым разделением) — технология связи, обычно радиосвязи, при которой каналы передачи имеют общую полосу частот, но разную кодовую модуляцию. Наибольшую известность на бытовом уровне получила после появления сетей сотовой мобильной связи, её использующих, из-за чего часто ошибочно исключительно с ней (сотовой мобильной связью) и отождествляется;
‒ UMTS (англ. Universal Mobile Telecommunications System — Универсальная Мобильная Телекоммуникационная Система) — технология сотовой связи, разработана Европейским Институтом Стандартов Телекоммуникаций (ETSI) для внедрения 3G в Европе. В качестве способа передачи данных через воздушное пространство используется технология W-CDMA. С целью отличия от конкурирующих решений UMTS также часто называют 3GSM с целью подчеркнуть принадлежность технологии к сетям 3G и его преемственность в разработках с сетями стандарта GSM;
‒ WiMAX (англ. Worldwide Interoperability for Microwave Access) — телекоммуникационная технология, разработанная с целью предоставления универсальной беспроводной связи на больших расстояниях для широкого спектра устройств (от рабочих станций и портативных компьютеров домобильных телефонов). Основана на стандарте IEEE 802.16, который также называют Wireless MAN (WiMAX следует считать жаргонным названием, так как это не технология, а название форума, на котором Wireless MAN и был согласован);
‒ LTE (англ. Long-Term Evolution — долговременное развитие, часто обозначается как 4G LTE) — стандарт беспроводной высокоскоростной передачи данных для мобильных телефонов и других терминалов, работающих с данными. Он основан на GSM/EDGE и UMTS/HSPA сетевых технологиях, увеличивая пропускную способность и скорость за счёт использования другого радиоинтерфейса вместе с улучшением ядра сети;
LTE является естественным обновлением как для операторов с сетью GSM/UMTS, так и для операторов с сетью CDMA2000. В разных странах используются различные частоты и полосы для LTE, что делает возможным подключать к LTE сетям по всему миру только многодиапазонные телефоны.
Аналогов технологии ХотСпот в мире сейчас нет. Однако можно сравнить эту технологию с вариантами открытого и закрытого доступа в интернет. Сравнение представлено в таблице 1.
Таблица 1
Сравнение технологий доступа винтернет для пользователя
|
|
Наличие пароля для доступа винтернет |
Авторизация самим пользователем |
Защищенность данных |
Создание личных страниц иуправление собственными сервисами |
|
Открытый доступ |
Нет |
Нет |
Нет |
Нет |
|
Закрытый доступ |
Да |
Нет |
Да |
Нет |
|
Технология ХотСпот |
Да |
Да |
Да |
Да |
Как видно из таблицы 1, технология ХотСпот является гибридом технологий открытого и закрытого доступа в интернет, она удовлетворяет всем поставленным требованиям, что делает ее намного лучше предыдущих технологий.
Архитектура технологии.
Для описания архитектуры воспользуемся моделью представления архитектуры "4+1 architecturalviewmodel» [3]. Данная модель предусматривает создание нескольких представлений, которые описывают преимущественно-программную систему с точки зрения различных заинтересованных сторон, таких как конечный пользователь, разработчик и менеджер проектов. Стоит отметить, что данная модель не формализует способ подачи конечной информации, поэтому в настоящей статье данная модель использована вместе со стандартной нотацией UML 2 [4].
Архитектура технологии была разработана в соответствии с спецификацией ArchiMate [4]. Данная спецификация позволяет достаточно подробно и емко описать все необходимые компоненты технологии и их взаимосвязь, а также наглядно представить работу системы.
На основе требований, предъявляемых к технологии, построим диаграмму функций и потоков данных, которая представлена на рисунке 1. Диаграмма потоков данных (Data Flow Diagram) представляет собой иерархическое отображение всех функциональных процессов, которые непосредственно связны с потоками данных. Такое представление позволяет наглядно показать, каким образом выходные данные преобразуются в выходные в каждом процессе, а также выявить отношения между всеми процессами в системе.
Рис. 1. Диаграмма функций и потоков данных
На основе диаграммы функций и потоков данных была построена компонентная диаграмма, её результаты представлены на рисунке 2. Диаграмма компонентов (Component Diagram) представляет собой структурную диаграмму, которая отображает программную систему/технологию в виде разбиения на структурные компоненты и связи (зависимости) между ними. В проектируемой технологии компонентами выступают устройство пользователя (например, телефон), точка доступа, к которой происходит подключение, и сервер, куда отправляются все необходимые данные для подключения.
Рис. 2. Диаграмма компонентов
На рисунке 3 изображена диаграмма модулей (Module Diagram). Данная диаграмма отображает взаимные зависимости между компонентами технологии, то есть функциональные свойства системы, которые обеспечиваются взаимодействием компонентов. В свою очередь, компоненты соединены посредством интерфейсов, которые четко разделены на два типа. Первый тип — интерфейс, который компонент требует для обеспечения взаимодействия с внешней средой. И второй тип — интерфейс, который компонент требует от внешней среды.
Рис. 3. Диаграмма модулей
На рисунке 4 изображена диаграмма развертывания компонентов технологии на оборудовании. Диаграмма развертывания (Deployment Diagram) представляет физическое развертывание артефактов/компонентов на узлах. Узел представляет собой прямоугольный параллелепипед с артефактом, расположенным внутри. Стоит отметить, что существует два типа узлов: узел устройства и узел среды выполнения. Вычислительные ресурсы, обладающие своей памятью и сервисами для выполнения программного обеспечения, являются узлами устройств. А узел среды выполнения представляет собой программно вычислительный ресурс — сервис, который выполняет другие исполняемые программные элементы.
Рис. 4. Диаграмма развертывания
Выводы.
В данной статье была рассмотрена и описана архитектура программно-аппаратного комплекса регистрации пользователей открытой WiFi сети (технология управляемый ХотСпот).
Литература:
- Технология WiFi: [Электронный ресурс]. URL: http://compnetworking.about.com/od/wireless/.
- Технология ХотСпот: [Электронный ресурс]. URL: https://en.wikipedia.org/wiki/Hot_Spot_(cricket).
- 4+1 architectural view model [Электронный ресурс]: Википедия — свободная энциклопедия. URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/4+1_architectural_view_model.
- Спецификация ArchiMate: [Электронный ресурс]. URL: http://pubs.opengroup.org/architecture/archimate2-doc/toc.html.
