home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ The Hacker's Encyclopedia 1998 / hackers_encyclopedia.iso / zines / phrack2 / phrack44.009 < prev    next >
Encoding:
Text File  |  2003-06-11  |  15.2 KB  |  288 lines

  1.  
  2.                               ==Phrack Magazine==
  3.  
  4.                  Volume Four, Issue Forty-Four, File 9 of 27
  5.  
  6. ****************************************************************************
  7.  
  8. The Amateur Radio Packet Network
  9. by Larry Kollar, KC4WZK
  10.  
  11.  ... As a low-orbit satellite comes into range, Jim's system
  12.  automatically goes into action.  The computer downloads the last
  13.  half of an image taken by the satellite's CCD camera, the first
  14.  half having been taken on the previous pass.  That done, the
  15.  computer gets a list of new files on the satellite's BBS and
  16.  downloads Jim's email...
  17.  
  18. It's legal.
  19.  
  20.  ... Her mother is on the phone, but Rhonda accesses the local
  21.  BBS by radio.  She logs in to read postings from a world-wide
  22.  network and her email from a penpal in Great Britain...
  23.  
  24. It's not Internet.
  25.  
  26.  ... 11:30 p.m., and the local conference node is jumping.  Two
  27.  people were trying to work out a computer problem, when the
  28.  local expert checked in with some ideas.  Before long, three
  29.  more people checked in and a freewheeling discussion got under
  30.  way...
  31.  
  32. It's happening now.
  33.  
  34. While the Internet has been growing fast and with great hoopla, amateur radio
  35. operators (or "hams") around the world have been quietly building a network of
  36. their own -- the Amateur Radio Packet Network.  Like Internet, the packet
  37. network has a large TCP/IP component and is available to anyone who can get
  38. access.  Unlike Internet, getting access is very easy for nearly anyone who
  39. already has a ham license.
  40.  
  41. The packet network is rather loosely organized, and is built and maintained by
  42. volunteer work.  It's basic building block is the LAN (actually a MAN, or Metro
  43. Area Network, but terminology is never 100% accurate), which are coordinated by
  44. local or regional clubs.  A LAN occupies a specific radio frequency (or channel,
  45. if you want to be crude about it :-), usually VHF or UHF, within a given area.
  46. Individuals and the regional organizations provide links between LANs for
  47. communications outside the local area.
  48.  
  49. LAN operations work much like Ethernet -- your radio waits for the frequency to
  50. be clear, then transmits a packet.  This allows several connections to run at
  51. once.  Most packet systems can themselves maintain up to 10 simultaneous
  52. connections, but this feature is used only rarely.
  53.  
  54. ----------------------
  55. Packet Radio Equipment
  56. ----------------------
  57.  
  58. Hams to want to use packet radio need three pieces of equipment:
  59.  
  60. - A radio (of course).  Most LANs are found on the 2-meter band (144-148 MHz,
  61.   with packet concentrated around 145.0 MHz and 145.6 MHz.  Many hams dedicate
  62.   older crystal-controlled commercial or ham radios to packet work.
  63.  
  64. - A TNC (Terminal Node Controller).  This is an intelligent box that contains a
  65.   packet modem much like the guts of a landline (telephone) modem, and a micro-
  66.   computer that handles the network interface.  Other alternatives are
  67.   available, including a dumb radio modem that plugs into a PC (software on the
  68.   PC then handles the network interface), and multimode controllers that can
  69.   handle other digital communication methods popular among hams.  However, most
  70.   hams use TNCs since they are cheap (just over $100) and readily available.
  71.  
  72. - A terminal, or a PC running a terminal or packet program.  Since TNCs are
  73.   smart devices, a simple terminal or terminal emulator is all that's required:
  74.   if it has a keyboard, a display, and an RS-232 port, you can use it with a
  75.   TNC.  However, many features (multiple connections, for example) are more
  76.   useful if you have a computer running special packet software.
  77.  
  78. Currently, most hams use 1200 baud on 2 meters.  This is the lowest (very)
  79. common denominator in packet radio.  However, large urban areas are starting
  80. many new LANs in the 420-450 MHz amateur band; most of these use 9600 baud as
  81. a minimum.  As time goes on, and packet radio becomes more popular, 9600 baud
  82. will become the entry level.
  83.  
  84. When many inter-LAN links use 56K baud, and some go as high as 2M baud, why
  85. are the vast majority of hams still using 1200 baud?  Part of the answer is
  86. technical:  to get reliable performance at better than 2400 baud, you have to
  87. tap into the guts of the radio, bypassing the audio stages for both transmit
  88. and receive.  The other part is social:  everybody else is using 1200 baud,
  89. why spend extra money for stuff you can't use?  The technical problem has been
  90. solved -- you can buy "data radios" in kits and pre-built models that come with
  91. the audio bypasses already in place -- but it will take a few years or a good
  92. reason for hams to abandon their old gear and move up.
  93.  
  94. --------------------
  95. Local Communications
  96. --------------------
  97.  
  98. There is lots of local action to be found on the LANs.  People and clubs run
  99. BBSes, conference nodes, and many personal mailboxes.  Most BBSes are set up so
  100. they can send email and specified bulletins (equivalent to Usenet newsgroup
  101. articles) to personal mailboxes during late night hours when usage is light.  A
  102. ham using this setup simply accesses his personal mailbox to get his feed for
  103. the day, not worrying about noise and propagation delays.
  104.  
  105. In general, a ham who wants to add a component to a LAN just puts it up and
  106. advertises it on the local BBSes.  For example, a friend in my area recently
  107. set up a "QUOTES" BBS dedicated to sharing quotes and funny stories.  Perhaps by
  108. time this issue of Phrack is published, I will have a Xenix system available for
  109. logins over the air.
  110.  
  111. In most areas, the local networks use AX.25 (a subset of X.25 designed by hams
  112. especially for packet radio), although TCP/IP is getting popular in some places.
  113. I'll talk more about this later.
  114.  
  115.  
  116. -----------------------
  117. Linking It All Together
  118. -----------------------
  119.  
  120. A single LAN is useful, but the REAL power comes from hooking them together.
  121. Linking LANs into a wide-area network gives the Internet its power; so it goes
  122. with the packet network.  With inter-LAN links, we can send email nationwide
  123. (and to many foreign countries), post articles (bulletins) for general reading,
  124. and even make distant keyboard-to-keyboard contacts -- with some limitations.
  125.  
  126. So how is it done?  Since many metro areas support a dozen or more LANs, these
  127. are usually linked together with high-speed UHF equipment using TCP/IP.  An
  128. Atlanta-based group called GRAPES has developed a 56K bps system; some
  129. experimental links in the microwave bands run as fast as 2 MEGA bps!
  130.  
  131. For long-haul links, many areas rely on HF (shortwave) frequencies.  Since the
  132. FCC limits HF packet to 300 baud (yes, you read that right -- 300 baud), and the
  133. HF frequencies are often very noisy, this is a slow and painful process.  The
  134. amazing thing is not how slow it is, but that it works at all!
  135.  
  136. For this reason, many forward-looking hams are turning to packet satellites for
  137. long-haul links.  The advantages include relatively quiet frequencies, 9600 baud
  138. data rates, and predictability; the major disadvantage is that there are simply
  139. not enough satellites to handle all the traffic that needs to be handled -- yet.
  140. I'll talk more about packet satellites later.
  141.  
  142. -------------------------------
  143. AX.25, TCP/IP, and All the Rest
  144. -------------------------------
  145.  
  146. The packet network grew from a handful of different experiments with radio
  147. networking, which has left us with several networking protocols.  Far and away
  148. the most popular protocol is AX.25, which is built into thousands and thousands
  149. of TNCs and other packet controllers.  AX.25, as implemented in most ham gear,
  150. offers up to 10 simultaneous connections and the ability to "digipeat" packets.
  151. Digipeating (DIGItal rePEATING) is one way to extend the range of a packet
  152. station -- if you can't reach the station you want to talk with directly, you
  153. can often digipeat through a station between you and the other person.  One
  154. problem is that you have to manually construct a route each time you want to
  155. contact a distant station.  The other problem is that the send-acknowledge
  156. sequence has to run all the way across the link.  Digipeating through more than
  157. one or two stations is a good way to annoy other LAN users, and unreliable to
  158. boot.  The connection works as follows:
  159.  
  160.                  ---send---\    /-------->
  161.         station1            digi           station2
  162.                  <---------/    \-- ack --
  163.  
  164. One popular improvement on the digipeater is the K-node, developed by Kantronics
  165. (a vendor of packet equipment).  The K-node establishes two links -- one between
  166. you and the node, the other between the node and the other station.  Each link
  167. has its own send-acknowledge loop, so a problem in one leg of the connection
  168. doesn't require re-sending packets through the entire end-to-end connection --
  169. only through the leg where the packet got garbled.  This connection works as
  170. follows:
  171.  
  172.                  ---send---\      /--send-->
  173.         station1            K-node           station2
  174.                  <--ack----/      \-- ack --
  175.  
  176. The K-node shares one disadvantage with the digipeater -- you still have to
  177. manually construct your own connection.  This is where the higher-level
  178. protocols come in.
  179.  
  180. I've already mentioned TCP/IP.  Yes, we have it.  The 44.*.*.* network is
  181. assigned exclusively to amateur packet operations.  The network name is
  182. "ampr.org."  Since TNCs do not have TCP/IP in ROM, some kind of personal
  183. computer is required.  Most of them work -- PCs, Macs, Amigas, Ataris all have
  184. TCP/IP networking software.  If you've ever used the free KA9Q NOS software (or
  185. one of its derivatives), you have software that was developed by hams for hams.
  186. TCP/IP lets amateurs create all sorts of interesting experiments, such as
  187. setting up "wormholes" through the Internet to relay traffic between distant
  188. LANs.  Some parts of the country have Internet/packet email access as well.
  189.  
  190. There are other "smart" networking protocols in wide use.  NET/ROM is one highly
  191. popular protocol.  Each NET/ROM node keeps a table of nodes heard and how to
  192. reach each one, eliminating the hassles of manual routing.  One problem with
  193. NET/ROM is that during band openings, VHF and UHF signals can carry for hundreds
  194. of miles beyond their normal range.  ("Line of sight?"  Yeah right -- a friend
  195. of mine in north Georgia has made contacts with people as far away as Lincoln,
  196. Nebraska on 2 meters using the stuff he carries around in his truck.)  After a
  197. band opening, NET/ROM nodes find themselves stuffed with faraway nodes that
  198. they can't hear anymore.
  199.  
  200. The phreakers in the audience may find ROSE interesting.  ROSE bases addresses
  201. on the NANP area code/prefix scheme.  If a person uses ROSE, and you know her
  202. call sign and phone number, you contact her at the address "<call> VIA AAAPPP."
  203. Unfortunately, ROSE does not have the widespread use necessary to make it a
  204. nationwide network.
  205.  
  206. There are several other networking protocols in use, such as TheNet and a few
  207. others.  However, I expect TCP/IP to replace most if not all competing protocols
  208. in a few years.
  209.  
  210. -----------------
  211. Packet Satellites
  212. -----------------
  213.  
  214. Here's something you won't see on Internet.  Maybe some of Internet's traffic
  215. goes over satellites, but direct contact?
  216.  
  217. Since 1959, amateurs have launched nearly 30 satellites into orbit.  Nearly
  218. 20 of these are still in service -- and most of them are dedicated at least
  219. part-time to packet operation.
  220.  
  221. >From a user's standpoint, there are two different types of packet satellite --
  222. one type using 1200 bps FSK (frequency-shift keying) and the other using 9600
  223. bps FM.  The current population is split, with about a half dozen of each type.
  224. Most packet satellites, or pacsats, are based on a design from University of
  225. Surrey in Great Britain -- they're small and lightweight, keeping launch costs
  226. to a minimum.  Pacsats are always launched as secondary payloads, and often
  227. ride as ballast to reduce launch costs even further.
  228.  
  229. Many pacsats have on-board CCD cameras that can take pictures of Earth or space,
  230. and make the pictures available for downloading from the on-board BBS.  Other
  231. pacsats carry equipment that allow them to be switched into a transponder mode,
  232. such as the Japanese FujiSat that carries SSB and CW (Morse code) contacts on
  233. Wednesdays, or can even be converted into an FM repeater such as AO-21.
  234.  
  235. Some special software has been developed to make the most of the limited
  236. bandwidth.  For example, pictures can take more time to download than is
  237. available during a single pass (normally 10-20 minutes), especially if other
  238. users are sending and downloading other files at the same time.  The software,
  239. called PB, lets you download and upload as much of a file as possible during
  240. one pass, then gets the rest of the file on subsequent passes.  Other software
  241. lets you automate the entire process, so you can get new files as they arrive
  242. without having to get up early for that 4 a.m. pass.  PB also lets you download
  243. files by listening in -- if another person is downloading the file you want, you
  244. can simply listen to the downlink and let PB construct the file for you.  This
  245. is a good way to save bandwidth; if two people want the same file, only one of
  246. them has to actually download it.  If there are holes in the file, you can fill
  247. them in later.
  248.  
  249. --------------------------------
  250. Getting an Amateur Radio License
  251. --------------------------------
  252.  
  253. There are five grades of amateur radio licenses in the U.S.; from lowest to
  254. highest, they are Novice, Technician General, Advanced, and Extra.  Each grade
  255. of license has a test on theory and regulations, with a Morse code "element"
  256. required for several of them.
  257.  
  258. The good news is that 99% of what packet radio has to offer is available to the
  259. Technician.  The better news is that the Technician license, as of January
  260. 1991, no longer requires you to learn Morse code.  The "codeless Tech" has
  261. brought a great deal of new blood into ham radio, including many hackers and
  262. mainstream computer people.
  263.  
  264. Study guides are available from Radio Shack and the American Radio Relay League
  265. (ARRL); the ARRL's guides are the better of the two, in my opinion.  You can get
  266. ARRL study guides at most ham radio stores or directly from the ARRL.  If you
  267. want to get a codeless Technician license, you'll need the Novice and the
  268. Technician study guides.  The material isn't very hard to learn; anyone who can
  269. navigate the guts of Ma Bell will have no trouble with the Novice or Technician
  270. exams. :-)
  271.  
  272. The ARRL can also provide you with a free schedule of exams in your area.  The
  273. FCC some years ago turned over all testing to accredited amateur groups, so you
  274. should be able to find an exam at a time and place convenient to you.  Many
  275. other ARRL services are available through an Internet mail server; send mail
  276. to info-server@arrl.org containing the line "send index" in the body of your
  277. message.
  278.  
  279. If there's any bad news, it's that a group of diehards can't stand the idea of
  280. a code-free ham license.  Some of these folks will go out of the way to hassle
  281. code-free hams.  Fortunately, most of them are afraid of computers and don't
  282. do packet.  Other things to watch out for -- the FCC frowns on profanity,
  283. intentional jamming, and encrypted data sent over the air.  A small price to
  284. pay, in my opinion, for the opportunity to build and explore a worldwide network
  285. without the Secret Service breathing down your neck.
  286.  
  287. -- end --
  288.