TCP/IP и пакетная радиосвязь

Карен Тадевосян, RA3APW
Рихард Пантелейчук, RZ3DXD

1994

Сейчас, когда прогресс развития сетей пакетного радио в нашем отечестве добрался уже до создания участков, работающих в протоколах TCP/IP (первый в СНГ TCP/IP AMPR Gateway/Mailbox/Node gw.ra3apw.ampr.org был установлен в Москве в 1993 году), мы можем попробовать рассмотреть ретроспективу развития этой формы связи.

Пакетное радио как форма автоматической радиосвязи возникло в семидесятых годах, как попытка переноса доработанного протокола глобальных сетей X.25 на системы соединяющиеся между собой по радио. Доработки внесенные Комитетом Американской Радиорелейной Лиги сводились к учету того, что в одном радиоканале могут одновременно работать БОЛЬШЕ ДВУХ сетевых абонетов и того, что радиолюбительские позывные отличаются по формату от адресов в сетях X.25. Протокол получившийся в итоге был назван AX.25 и обеспечивает следующие возможности:

— установление логического канала для передачи данных с одним или несколькими абонентами и отслеживание его состояния;

— обеспечение безошибочности передачи данных по установленному каналу, методом подтверждения правильного приема порций информации и повтора искаженных;

— возможность согласования его средствами скорости передачи и скорости приема на другой стороне соединения.

Практическая реализация аппаратуры для обмена данными по протоколу AX.25 в большинстве случаев сводится к устройству называемому TNC (Terminal Node Controller). Это, как правило, отдельный прибор, соединенный с компьютером или терминалом через последовательный порт и содержащий в себе средства поддержки протокола, а также оборудование для преобразования цифровых данных в аналоговые, пригодных для передачи радиостанцией в эфир . Передача cигнала в эфир происходит под управлением TNC, который переключает радиостанцию с передачи на прием, сообразуясь с логикой протокола.

Существуют и менее функционально законченные реализации систем пакетного радио: это могут быть TNC, выполненные в виде переферийных устройств в конструктиве тех или иных компьютерных систем (например IBM PC) или просто модемного окончания, работающего с полностью програмной реализацией AX.25 в компьютере, к которому оно подключено.

Логика построения сетей передачи данных на базе пакетного радио изменялась и эволюционировала вместе с представлением о сегодняшнем дне компьютерных сетей. Изначально TNC с подключенным к нему компьютером и радиостанцией использовался для терминального доступа к удаленной системе, представляющей собой большую ЭВМ, способную обслуживать одного или нескольких пользователей. В таком качестве может выступать и персональный компьютер, на котором запущена программа эмуляции многопользовательской коммуникационной системы — AX.25 BBS (Board Bulletin System).

Пользователь, желающий связаться с BBS, устанавливал соединение непосредственно с ней, а в случае отсутствия прямой радиовидимости — пользуясь дополнительным сервисом протокола AX.25, пытался использовать имеющиеся на пути к своему корреспонденту другие пакетные системы в качестве ретрансляторов (Nodes, digipeaters).

Дальнейшее развитие логики пакетного радио вызвало необходимость распределения работающих станций на несколько одновременно функционирующих радиодиапазонов с сохранением возможности взаимодействия находящихся на них систем. Таким образом, возникла система узлов, одновременно работающих на нескольких частотных диапазонах и позволяющих станции, работающей только на одном из них, устанавливать соединение с корреспондентом, находящимся на других.

Наибольшего совершенства и гибкости пакетное радио достигло после привнесения в его практику протоколов компьютерных сетей TCP/IP, которые используют AX.25 в качестве транспортной среды, передавая собственные данные «поверх» него. Системы, поддерживающие транспорт и сервис TCP/IP, в состоянии использовать практически любые из существующих каналов связи: выделенные и коммутируемые телефонные линии, локальные компьютерные сети, системы радиосвязи и.т.д. Компьютер, подключенный к нескольким подобным каналам, в состоянии быть роутером (router), т.е. объединять их в единую логическую сетевую структуру.

Для соединения со своим абонентом нет необходимости вручную устанавливать с ним соединения, переходя по мере приближения к нему с узла на узел, как бы это делалось в простом AX.25. Соединившись со своим роутером и получив доступ к системе TCP/IP, достаточно указать его сетевой адрес (позывной) и сервис TCP/IP автоматически выяснит его физическое подключение, установит соединение с ним и предоставит возможность общения с его системой. При этом будет использоваться весь совокупный коммуникационный ресурс системы, частью которой стала Ваша машина и информация может следовать к корреспонденту самыми неожиданными путями и каналами, информация о которых постоянно отслеживается транспортным сервисом всей системы TCP/IP.

Информационный сервис систем TCP/IP представляет набор готовых унифицированных служб, начинающих работать сразу по установлению соединения с роутером. Туда входят: электронная почта, система терминального доступа, система доступа к файлам на специальных серверах, телеконференции (заочные и интерактивные), системы доступа к информационно -поисковым системам и базам данных и.т.п.

TCP/IP (Transport Control Protocol/Internet Protocol) — это профессиональный коммуникационный протокол, который позволяет связать различные компьютерные системы, использующие разные сетевые протоколы ( в том числе связать локальные сети пакетной радиосвязи с сетью Интернет), в единую глобальную компьютерную сеть.

Для глобальной связи на российском роутере gw.ra3apw.ampr.org, выполняющего также функции Mailbox и Node, используется спутниковый 64 Кб/с канал Internet, что позволяет в режиме реального времени проводить конференции (international chat mode), обращаться к базам данных на оптических дисках, выходить на TCP/IP системы во всем мире, а через них в AX25 BBS, Node, DXClasters и т.д., отравлять почту (скорость доставки из Москвы в Нью-Йорк и обратно — менее одной минуты), получать программное обеспечение с удаленных серверов и многое другое. Важным достоинством TCP/IP систем является то, что для установления связи с корреспондентам Вам не обязательно знать маршрут до него, система сама выбирает оптимальный маршрут и устанавливает соединение.

Для работы в TCP/IP Фил Карн (Phil Karn) KA9Q в 1989 году выпустил свою знаменитую программу NET, впоследствии доработанную и названную NOS (Network Operating System). В настоящий момент существует более десятка версий NOS, доступных в исходных кодах, для различных машин ( IBM, Sun, Macintoch, Amiga, Atari) и различных ОС (MS-DOS, Windows, DesqView, UNIX, OS/2): KA9Q; JNOS; PA0GRI; GRINOS; WNOS; GPSNOS; GRACILIS; WAMPES; PMNOS; G1EMM; TNOS. Наиболее развитой, популярной и поддерживаемой версией является JNOS, разработанной Johan Reinalda, WG7J/PA3DIS.

Для персональной идентификации каждая TCP/IP станция имеет свой уникальный (неповторяемый) IP адрес. В соответствии с принятым в профессиональной сети Internet стандартом, IP адрес состоит из четырехбайтной последовательности, где каждый байт дает определенную информацию к какой сети и подсети относится данная станция. IP адрес имеет иерархическую структуру, то есть крайний левый байт имеет максимальную значимость (определяет всю сеть), а крайний правый минимальную (определяет конкретную станцию в сети). Такое построение необходимо для маршрутизации информации как внутри одной сети, так и между разными компьютерными сетями. Все адреса радиолюбительских TCP/IP станций начинаются с номера 44. Например адрес TCP/IP станции RW3AH 44.178.1.7 расшифровывается так:

44 — радиолюбительская TCP/IP сеть;
178 — Россия;
1 — Москва;
7 — персональный номер.

IP адреса выдаются TCP/IP координаторами для каждой сети. Центральным координатором для всей радиолюбительской TCP/IP сети (44.XXX.YYY.ZZZ) является Brian Kantor, WB6CYT, который назначает национальных координаторов. Национальным координатором AMPR сети для России (44.178.YYY.ZZZ) является Карен Тадевосян, RA3APW.

Кроме IP адреса используются также понятия «hostname» и «domain name». В соответствии с соглашением, принятым в радиолюбительской TCP/IP сети, в качестве hostname используют позывной или комбинацию позывного с абревиатурой, показывающей специфику TCP/IP станции.

Например:
hostname RW3AH будет «rw3ah»;
hostname Gateway RA3APW будет «gw.ra3apw»;
hostname BBS VE3JF будет «bbs.ve3jf».

Понятие «Domain» определяет группу TCP/IP станций логически соединенных в единую сеть. Domain имя подобно IP адресу, части имени также разделены друг от друга точками, что также соответствует иерархической структуре имени, однако высшую иерархию имеет крайняя правая часть имени. Для радиолюбительской TCP/IP сети domain именем является «ampr.org», где «org» (org — сокращение от organization) имеет высшую иерархию, а «ampr» имеет более низкую иерархию и указывает на принадлежность к радиолюбительской TCP/IP сети (44.XXX.YYY.ZZZ). Полный IP имя (FQDN — Fully Qualified Domain Name) образуется путем соединения hostname и domain имени. Так, полное IP имя для RW3AH будет выглядеть так «rw3ah.ampr.org». Если станция имеет нескольких пользователей (например ,если станция TCP/IP Mailbox), то в этом случае к полному IP имени добавляется зарегистрированное на этой
станции имя и знак «@». Например, если RW3AG хочет получать (и отправлять) почту со станции «gw.ra3apw.ampr.org», то его почтовый адрес будет таким «rw3ag@gw.ra3apw.ampr.org».

Теперь рассмотрим основные протоколы, выполняемые на TCP/IP станции:

TELNET — протокол эмуляции терминала. Этот протокол позволяет осуществить терминальное соединение с удаленной TCP/IP станцией и очень похож на соединение одной пакетной станции с другой (пользователя с BBS).

FTP (File Transfer Protocol) — протокол передачи файлов — позволяет организовать пересылку ASCII и бинарных файлов (в том числе и программ) между TCP/IP станциями.

SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) — протокол передачи почтовых сообщений — позволяет переслать почтовое сообщение на указанный почтовый адрес.

POP (Post Office Protocol) — разновидность почтового протокола. Для работы SMTP протокола необходимо, чтобы удаленная станция работала 24 часа в сутки. Это не всегда удобно. Поэтому при POP протоколе почта, предназначенная Вам, складывается на почтовом сервере (Mailbox), а при появлении Вашей станции в эфире — пересылается Вам.

PING (Packet InterNet Groper) — протокол, служащий для диагностики канала. Протокол инициирует посылку пакета-запроса на удаленную станцию, ждет ответа и показывает время соединения с удаленной станцией.

FINGER — данный протокол позволяет получить информацию о пользователях на удаленной станции.

DNS (Domain Name Service) — каждому IP имени соответствует IP адрес, это соответствии запоминается на специальном сервере DNS . Таким образом, чтобы соединиться с какой-либо станцией достаточно знать или IP адрес или hostname, что в большинстве случаев является позывным.