Сетевые протоколы

При организации телефонных переговоров по вычислительным сетям необходимо передавать два типа информации: командную и речевую. К командной информации относятся сигналы вызова, разъединения, а также другие служебные сообщения.

Краеугольный камень сети ИНТЕРНЕТ - Internet Protocol (IP). Это протокол сетевого уровня, который обеспечивает маршрутизацию пакетов в сети. Он, однако, не гарантирует надежную доставку пакетов. Таким образом, пакеты могут искажаться, задерживаться, передаваться по различным маршрутам (а значит иметь различное время передачи) и т. д. На основе IP работают протоколы транспортного уровня Transport Control Protocol (TCP) и User Datagram Protocol (UDP).

Основное требование к передаче командной информации - отсутствие ошибок передачи. В результате необходимо использовать достоверный протокол доставки сообщений. Обычно, в качестве такого протокола используется TCP, обеспечивающий гарантированную доставку сообщений. Время доставки сообщений также играет немаловажную роль в этом случае. К сожалению, этот параметр является нестабильным, т. к. при появлении ошибок передачи сообщение передается повторно. Передача повторяется до тех пор пока сообщение не будет доставлено успешно. Таким образом, длительность служебных процедур может бесконтрольно увеличиваться, что недопустимо, например, для этапа установления соединения, а также некоторых процедур связанных с передачей по сети телефонной сигнализации. Открытой проблемой в этой области является создание достоверного механизма передачи, который не только гарантирует безошибочную доставку информации, но также минимизирует время доставки при появлении ошибок передачи.

При передаче речевой информации проблема времени доставки пакетов по сети становиться основной. Это вызвано необходимостью поддерживать общение абонентов в реальном масштабе времени, для чего задержки не должны превышать 250 - 300 мс. В таком режиме использование повторных передач недопустимо, и следовательно, для передачи речевых пакетов приходится использовать недостоверные транспортные протоколы, например, UDP. При обнаружении ошибки передачи факт ошибки фиксируется, но повторной передачи для ее устранения не производится. Пакеты, передаваемые по протоколу UDP могут теряться. В одних случаях это может быть связано со сбоями оборудования. В других - с тем, что "время жизни" пакета истекло, и он был уничтожен на одном из маршрутизаторов. При потерях пакетов повторные передачи также не организуются. В процессе передачи возможны перестановки пакетов в потоке, а также искажения речевых пакетов. Последнее однако происходит крайне редко.

Перед поступлением речевого потока на декодер он должен быть восстановлен. Для этого используется протокол реального времени. В заголовке данного протокола передаются, в частности, временная метка и номер пакета. Эти параметры позволяют определить не только порядок пакетов в потоке, но и момент декодирования каждого пакета, т. е. позволяют восстановить поток. Наиболее распространенный протокол реального времени - Real Time Protocol (RTP), рекомендованный к использованию в стандарте на построение систем реального времени H.323.

Искажения потока пакетов связаны с загруженностью сети. При отсутствии перегрузок искажения минимальны, а часто отсутствуют. Поток речевых пакетов может значительно загружать сеть, особенно, в случае многоканальных систем. Это происходит из-за высокой интенсивности потока (кадры небольшого размера передаются через малые промежутки времени 20 байт/ 30 мс) и большого объема передаваемой служебной информации. Зная размеры заголовков сетевых протоколов (IP - 20 байт, UDP - 8 байт, RTP - 12 байт), легко вычислить общий объем заголовка речевого пакета - 40 байт. Это в 2 раза превышает размер самого пакета. Передача такого объема служебной информации неприемлема, особенно, при построении многоканальных систем. Таким образом, необходимо искать способы уменьшения количества служебной информации, передаваемой по сети. Существует два возможных варианта решения этой проблемы. Первый предполагает создание специальных транспортных протоколов для IP-телефонии, которые могли бы уменьшить заголовок протокола транспортного уровня. Второй вариант - мультеплексирование каналов в многоканальных системах. В этом случае речевые пакеты от разных каналов передаются под одним сетевым заголовком. Такое решение не только уменьшает количество передаваемой служебной информации, но и снижает интенсивность потока.

Основной задачей IP-телефонии является приближение качества услуг к телефонному сервису. С точки зрения используемых сетевых протоколов это означает необходимость создания транспортных механизмов, минимизирующих время доставки по сети, как командной, так и речевой информации.

Типы сетевых подключений 

Тип подключения	Технология связи	Пример
Подключение к локальной сети (Local area connection)	Ethernet, xDSL, FDDI, IP no ATM, системы беспроводной связи, Е1/Т1 и т. п.	Типичный корпоративный пользователь
Телефонное, или коммутируемое, подключение (Dial-up connection)	Модем, ISDN, X.25	Соединение с корпоративной сетью или Интернетом с использованием модемного подключения
Подключение в рамках виртуальной частной сети (Virtual Private Network connection)	Виртуальные частные сети по протоколам РРТР или L2TP, объединяющие или Подключающие к корпоративным сетям через Интернет или другую сеть общего пользования (public network)	Защищенное соединение удаленных филиалов корпорации через Интернет
Прямое подключение (Direct Connection)	Соединение нуль-модемным кабелем через последовательный порт (СОМ-порт), инфракрасная связь, параллельный кабель (DirectParallel)	Соединение двух ноутбуков через интерфейсы инфракрасной связи
Входящее подключение (Incoming connection)	Коммутируемая связь, VPN или прямое подключение	Подключение к удаленному компьютеру или корпоративному серверу удаленного доступа

Следует заметить, что из всех перечисленных в таблице типов только подключение к локальной сети создается системой автоматически. В процессе загрузки Windows Server 2003 автоматически обнаруживает установленные сетевые адаптеры и для каждого сетевого адаптера создает соответствующее сетевое подключение. В случае если на компьютере установлено более одного сетевого адаптера, администратор может устранить возможный беспорядок в именах подключений, переименовав каждое локальное подключение в соответствии с функциональным назначением или расположением сети, с которой это соединение связывает компьютер.

Совместное использование Интернет-подключения

Возможность совместного использования Интернет-подключения (Internet Connection Sharing, ICS) позволяет применять Windows 2000 для подключения домашней или малой офисной сети к Интернету. Например, можно создать домашнюю сеть, которая соединяется с Интернетом с помощью телефонного соединения. Если разрешить совместное использование подключения на компьютере, соединенном по телефонной линии, то этот компьютер предоставит службы преобразования сетевых адресов (Network Address

Translation, NAT), выдачи адресов (DHCP) и разрешения имен (DNS) всем компьютерам домашней сети.

Можно настраивать приложения и службы, которые должны работать через Интернет. Например, если пользователи домашней сети хотят получить доступ к ресурсам SQL Server корпоративной сети, можно настроить приложение SQL Server для подключения, которому разрешено совместное использование. Услуги, предоставляемые домашней сетью, можно настроить так, чтобы к ним могли получить доступ пользователи Интернета. Например, если в домашней сети есть веб-сервер, то, чтобы пользователи Интернета могли соединяться с ним, нужно на совместно используемом подключении настроить службу WWW.

Возможность совместного использования удобна в малом офисе или в домашней сети, где конфигурирование сети и подключение к Интернету выполняет компьютер под управлением Windows 2000, на котором располагается данное подключение. Считается, что в этой сети данный компьютер — единственное подключение к Интернету, единственный шлюз в Интернет, и что он назначает все сетевые адреса.

	Примечание
	Чтобы настраивать совместное использование Интернет-подключения, необходимо иметь полномочия администратора.

ICS недоступно в сети с контроллерами доменов Windows 2000 Server, серверами DNS, шлюзами, серверами DHCP или системами, настроенными для использования статического IP. Если используется Windows 2000 Server и существует один (или несколько) из этих компонентов, то, чтобы достичь того же результата, необходимо использовать возможности NAT из состава службы маршрутизации и удаленного доступа (RRAS). Компьютеру с ICS требуется два подключения. Первое, обычно адаптер ЛВС, служит для связи с компьютерами в домашней сети, второе подключает домашнюю сеть к Интернету. Необходимо проверить, что совместный доступ разрешен для подключения, которое соединяет домашнюю сеть с Интернетом. При этом домашнее сетевое подключение правильно распределяет адреса TCP/IP внутренним пользователям, а общедоступное подключение будет правильно соединять домашнюю сеть с Интернетом. Пользователи вне домашней сети ограждены от опасности получения пакетов с адресами из домашней сети. Разрешая совместное использование для подключения, компьютер удаленного доступа становится DHCP-сервером для домашней сети. DHCP динамически назначает TCP/IP-адреса компьютерам при их запуске. Если совместное использование ошибочно разрешено на внешнем сетевом адаптере (подключающем сеть к Интернету), домашний сервер DHCP может предоставлять адреса TCP/IP пользователям вне домашней сети, что приведет к проблемам в других сетях.;

Когда разрешается совместное использование подключения, сетевой адаптер, связанный с домашней или малой офисной сетью, получает новый статический IP-адрес. Существующие подключения, использующие TCP/IP на компьютере с совместным использованием соединения, будут потеряны и должны быть восстановлены вручную.

Настройка ICS. При разрешении совместного использования подключения некоторые протоколы, службы, интерфейсы и маршруты будут сконфигурированы автоматически (табл. 16.10).

Таблица 16.10. Настройки совместного использования подключения

Сконфигурированные элементы	Состояние
IP-адрес =169.254.0.1	Настроен с маской подсети 255.255.0.0 на адаптере ЛВС, который связан с домашней сетью или сетью малого офиса
Возможность автоматического вызова (AutoDial)	Разрешена
Статический IP-маршрут по умолчанию	Создается, когда производится телефонное подключение
Служба совместного использования	Запущена
Служба распределения DHCF (DHCP allocator)	Разрешена с заданным по умолчанию диапазоном адресов 169.254.0.0 и маской подсети 255.255.0.0.
Посредник DNS (DNS proxy)	Разрешен

Разрешение совместного использования Интернет-подключения. Для разрешения совместного использования Интернет-подключения:

1.	В папке Сеть и удаленный доступ к сети в контекстном меню подключения выберите пункт Свойства.
2.	На вкладке Общий доступ (Internet Connection Sharing) установите флажок Разрешить общий доступ для этого подключения(Enable Internet Connection Sharing for this connection).
3.	. Если требуется, чтобы это подключение автоматически активизировалось, когда другой компьютер в ЛВС пытается обратиться к внешним ресурсам, установите флажок Разрешить вызов по требованию (Enable on-demand dialing).

	Примечание
	Нельзя использовать эту возможность в сети с другими контроллерами доменов Windows 2000 Server, серверами DNS, шлюзами, серверами DHCP или системами, сконфигурированными для использования статических IP-адресов. Чтобы разрешить совместное использование подключения, необходимо иметь полномочия администратора.

Настройка приложений и служб для ICS. Чтобы настроить совместное использование для приложений и служб:

1.	В папке Сеть и удаленный доступ к сети в контекстном меню подключения выберите пункт Свойства.
2.	Убедитесь, что на вкладке Общий доступ установлен флажок Разрешить общий доступ для этого подключения и нажмите кнопку Параметры (Settings).
3.	Если для компьютеров, совместно использующих подключение, нужно настроить сетевые приложения, то на вкладкеПриложения (Applications) нажмите кнопку Добавить (Add) и выполните следующие действия: В поле Имя приложения (Name of application) введите легко запоминающееся имя этого приложения (рис. 16.26). В поле Порты удаленного сервера (Remote server port number) введите номер порта удаленного сервера, который использует данное приложение, а затем выберите протокол - TCP или UDP. В поле TCP или UDP, или в обоих полях введите номер порта в той сети, с которой соединится приложение. Некоторые приложения требуют использования и TCP и UDP.
4.	. Если нужно настроить службу, которая будет доступна пользователям в удаленных сетях, на вкладке Службы (Services) нажмите кнопку Добавить (Add) и выполните следующие действия: В поле Имя службы (Name pf service) введите легко запоминающееся название для данной службы. В поле Номер порта службы (Service port number) введите номер порта на том компьютере, на котором функционирует данная служба, а затем переключателем выберите протокол TCP или UDP. В поле Имя или адрес сервера в частной сети (Name or address of server computer on private network) введите имя или IP-адрес компьютера в частной сети, на котором функционирует данная служба.

Пример настройки приложения - широко известная игра Diablo. Если вы хотите разрешить пользователям в домашней сети играть в Diablo с другими пользователями в сети Интернет, введите Diablo в качестве имени приложения, не - в качестве номера порта удаленного сервера, а 6112 - для ответного порта U DP.

Пример настройки службы - веб-сервер. Если пользователь в домашней сети поддерживает веб-сервер на компьютере с именем michael, к которому необходимо предоставить доступ пользователям Интернета, введите web server в качестве имени службы, во - в качестве номера порта TCP (поле Номер порта службы) и michael - в качестве имени компьютера-сервера в частной сети (поле Имя или адрес сервера в частной сети).