Поршкевич_Реализация информ.технологий

10BaseT, 100BaseT, 1000BaseT позволяет использовать скорости передачи данных от 10 до 1000 мб/с.

Стандарт определяет четыре основных типа среды передачи.

•10BASE5 (толстый коаксиальный кабель);

•10BASE2 (тонкий коаксиальный кабель);

•10BASE-T («витая пара»);

•10BASE-F (оптоволоконный кабель).

Fast Ethernet – высокоскоростная разновидность сети Ethernet,

обеспечивающая скорость передачи 100 мб/с. Сети Fast Ethernet совместимы с сетями, выполненными по стандарту Ethernet. Основная топология сети Fast Ethernet – пассивная звезда.

Стандарт определяет три типа среды передачи для Fast Ethernet:

•100BASE-T4 (счетверенная «витая пара»);

•100BASE-TX (сдвоенная «витая пара»);

•100BASE-FX (оптоволоконный кабель).

Gigabit Ethernet – высокоскоростная разновидность сети Ethernet, обеспечивающая скорость передачи 1000 мб/с. Стандарт сети Gigabit Ethernet включает в себя следующие типы среды передачи:

•1000BASE-SX (мультимодовый оптоволоконный кабель с длиной волны светового сигнала 850 нм);

•1000BASE-LX (мультимодовый и одномодовый оптоволоконный кабель с длиной волны светового сигнала 1300 нм);

•1000BASE-CX (экранированная «витая пара»);

•1000BASE-T (счетверенная неэкранированная «витая пара»).

Всвязи с тем что сети совместимы, легко и просто соединять сегменты Ethernet, Fast Ethernet и Gigabit Ethernet в единую сеть.

Метод доступа ArcNet разработан фирмой Datapoint Corp и называется сетью с разделяемой средой и широковещательной передачей. Один из компьютеров создает специальный маркер (сообщение специального вида), который последовательно передается от одного компьютера к другому. Если станция желает передать сообщение другой станции, она должна дождаться маркера и добавить к нему сообщение, дополненное адресами отправителя и назначения. Когда пакет дойдет до станции назначения, сообщение будет «отцеплено» от маркера и передано станции.

Физическая топология – комбинация шины и звезды. Традиционная скорость передачи 2,5 мб/с, максимальное количество абонентов – 255, максимальная длина сети – 6000 м, среда передачи – коаксиальный кабель, «витая пара», максимальная длина кабеля от абонента до пассивного концентратора – 30 м.

71

Метод доступа Token-Ring был разработан фирмой IBM. Этот метод напоминает ArcNet, так как тоже использует маркер, передаваемый от одной станции к другой. Метод доступа Token-Ring позволяет назначать разные приоритеты разным рабочим станциям, вследствие чего ограничивается время ожидания обслуживания узла.

Скорость передачи данных от 4 и 16 мб/с. Среда передачи – экранированная и неэкранированная «витая пара», топология – кольцо. При этом методе доступа возможно подключение до 260 (скорость 4 мб/с) и 72 рабочих станций (скорость 16 мб/с) соответственно.

Ко второму поколению технологий относятся высокоскоростные архитектуры: FDDI (100 Мбит/с), АТМ (2.5 Гбит/с) и модернизированные версии архитектур первого поколения (Ethernet): Fast Ethernet (100 Мбит/с) и Gigabit Ethernet (1000 Мбит/с). Усовершен-

ствованные варианты архитектур первого поколения рассчитаны как на применение кабелей с медными жилами, так и на волоконнооптические линии передачи данных. Новые технологии (FDDI и ATM) ориентированы на применение волоконно-оптических линий передачи данных и могут использоваться для одновременной передачи информации различных типов (видеоизображения, голоса и данных).

FDDI (Fiber Distributed Data Interface) – сетевая архитектура вы-

сокоскоростной передачи данных по оптоволоконным линиям. Скорость передачи – 100 Мбит/с. Топология FDDI – двойное кольцо или смешанная (с включением звездообразных или древовидных подсетей). Максимальное количество станций в сети – 1000, максимальная протяженность кольца 20 км, максимальное расстояние между двумя абонентами сети – 2км, среда передачи – оптоволокно.

ATM (Asynchronous Transfer Mode) – эта архитектура обеспе-

чивает передачу цифровых данных, видеоинформации и голоса по одним и тем же линиям. Имеет скорости передачи 25, 155, 622 и 2400 мб/c. Первые две разновидности могут работать по двум витым парам 5-ой категории. Аппаратура на 155, 622 и 2400 мб/c использует в качестве среды передачи волоконно-оптический кабель, скорость передачи до 2,5 гб/с.

IEE802.11 и IEE802.16 – сетевые стандарты беспроводной пе-

редачи информации Wi-Fi и WiMAX (см. п. 1.5.9.).

1.5.7. Протоколы передачи данных в компьютерных сетях

Сетевая технология – это минимальный набор стандартных протоколов и реализующих их программно-аппаратных средств, достаточный для построения вычислительной сети.

72

Для преодоления несовместимости интерфейсов отдельных компьютеров выработаны специальные стандарты, называемые протоколами передачи коммуникации. Протокол коммуникации – это согласованный набор конкретных правил обмена информацией между разными устройствами передачи данных. Имеются протоколы для скорости передачи, форматов данных, контроля ошибок и т. д. Для работы с сетью необходимо наличие специального сетевого программного обеспечения, которое обеспечивает передачу данных в соответствии с заданным протоколом. Протоколы коммуникации предписывают разбить весь объем передаваемых данных на пакеты – отдельные блоки фиксированного размера. Пакеты нумеруются, чтобы затем их можно было собрать в правильной последовательности. К данным, содержащимся в пакете, добавляется дополнительная информация примерно такого формата:

Контрольная сумма данных пакета содержит информацию, необходимую для контроля ошибок. Первый раз она вычисляется передающим компьютером. После того как пакет будет передан, контрольная сумма повторно вычисляется принимающим компьютером. Если значения не совпадают, это означает, что данные пакета были повреждены при передаче. Этот запрос отбрасывается, и автоматически направляется запрос на повторную передачу пакета. При установлении связи устройства обмениваются сигналами для согласования коммуникационных каналов и протоколов. Этот процесс называется подтверждением установления связи. Ниже приведен перечень протоколов, обеспечивающих передачу данных в сети.

Протокол IPX (Internetwork Packet Exchange – протокол межсе-

тевой передачи пакетов) является базовым в Novell NetWare, определяет формат передаваемых по сети пакетов и интерфейс с сетевым программным обеспечением (соответствует транспортному уровню OSI). На уровне протокола IPX рабочие станции могут обмениваться блоками данных, причем такой обмен выполняется без подтверждения.

Протокол SPX (Sequenced Packet Exchange – протокол последо-

вательного обмена пакетами) предполагает, что перед началом обмена данными рабочие станции устанавливают между собой связь. На уровне протокола SPX гарантируется доставка передаваемых по сети пакетов. При необходимости выполняются повторные передачи паке-

73

тов. Протокол SPX в Novell NetWare выполнен на основе протокола IPX и является протоколом более высокого уровня (соответствует сетевому уровню OSI).

Протокол NETBIOS (Network Basic Input/Output System) – сете-

вая базовая система ввода/вывода) разработан фирмой IBM и предназначен для передачи данных между рабочими станциями. Этот протокол является протоколом более высокого уровня по сравнению с IPX

иSPX (выполняет функции сетевого уровня, транспортного уровня и сеансового уровня OSI).

Сетевая операционная система Microsoft Windows for Workgroups (Microsoft Windows Network) в качестве базового прото-

кола передачи данных использует протокол передачи данных NETBEUI, хотя способна работать и с протоколами TCP/IP, IPX/SPX

идр. Протокол NETBEUI – это расширенный интерфейс пользователя

NETBIOS.

Протокол IPX/SPX. Чтобы объединить пользователей Microsoft Windows for Workgroups, pacпoложенных в разных, разделенных мостами сегментах сети, требуется использование протокола IPX/SPX (точное название нужного протокола – IPX/SPX Compatible Transport with NetBIOS).

Восновном в Internet используется семейство сетевых протоко-

лов (стек) TCP/IP. Протокол TCP (Transmission Control Protocol) раз-

бивает передаваемую информацию на порции и нумерует все порции. С помощью протокола IP (Internet Protocol) все части передаются получателю. Далее с помощью протокола TCP проверяется, все ли части получены. При получении всех порций TCP располагает их в нужном порядке и собирает в единое целое.

К основным прикладным протоколам относятся:

TELNET – это протокол удаленного доступа. TELNET дает возможность абоненту работать на любом компьютере сети Internet как на своем собственном, то есть запускать программы, менять режим работы и т. д. На практике возможности лимитируются тем уровнем доступа, который задан администратором удаленной машины.

FTP (File Transfer Protocol) – это протокол передачи файлов со специального файлового сервера на компьютер пользователя. FTP дает возможность абоненту обмениваться двоичными и текстовыми файлами с любым компьютером сети.

HTTP (Hyper Text Transfer Protocol) – это протокол передачи гипертекста. Протокол HTTP используется при пересылке Webстраниц с одного компьютера на другой.

74

POP (Post Office Protocol) – это стандартный протокол почтового соединения.

DTN – протокол дальней космической связи, предназначенный для обеспечения сверхдальней космической связи.

1.5.8. Глобальная сеть. Адресация в глобальной сети

Глобальная сеть объединяет различные сегменты сети на мировом уровне. Адресация в Internet необходима для размещения и поиска информационного ресурса. Цифровые адреса в Internet состоят из четырех чисел, каждое из которых не превышает двухсот пятидесяти шести. При записи числа отделяются точками, например: 195.63.77.21. Такой способ нумерации позволяет иметь в сети более четырех миллиардов компьютеров. Для отдельного компьютера или локальной сети, которые впервые подключаются к сети Internet, специальная организация, занимающаяся администрированием доменных имен, присваивает IP – номера. Первоначально в сети Internet применялись IPномера, но когда количество компьютеров в сети стало больше чем 1000, то был принят метод связи имен и IP-номеров, который называ-

ется сервер имени домена (Domain Name Server, DNS). В Internet при-

меняется так называемая доменная система имен. Каждый уровень в такой системе называется доменом. Типичное имя домена состоит из нескольких частей, расположенных в определенном порядке и разделенных точками. Домены отделяются друг от друга точками, например: www.msun.ru. В Internet доменная система имен использует принцип последовательных уточнений, так же как и в обычных почтовых адресах – страна, город, улица и дом. Домен верхнего уровня располагается в имени правее, а домен нижнего уровня – левее. В нашем примере домен ru указывает на то, что речь идет о принадлежности сайта к российской части Internet. Следующий уровень определяет организацию, которой принадлежит данный адрес. В нашем случае это msun. Internet-адрес этой компании – msun.ru. Это имя в пределах домена верхнего уровня должно быть уникальным. Доменная система образования адресов гарантирует, что во всем Internet больше не найдется другого компьютера с таким же адресом. В системе адресов Internet приняты домены, представленные географическими регионами. Они имеют имя, состоящее из двух букв:

•Россия – ru;

•Украина – ua;

•Франция – fr;

•Канада – ca;

75

•США – us.

Существуют и домены, разделенные по тематическим призна-

кам, например:

•учебные заведения – edu;

•правительственные учреждения – go;.

•коммерческие организации – com.

При работе в Internet используются не доменные имена, а уни-

версальные указатели ресурсов, называемые URL (Universal Resource Locator). URL – это адрес любого ресурса в Internet, он указывает, с помощью какого протокола следует к нему обращаться, какую программу следует запустить на сервере и к какому конкретному файлу следует обратиться на сервере. Общий вид URL: протокол://хосткомпьютер/имя файла. Регистрация домена осуществляется в выбранной пользователем зоне ua, ru, com, net, info и так далее. В зависимости от назначения сайта выбирается его зона регистрации.

1.5.9.Способы подключения к глобальной сети. Беспроводные сетевые технологии

Известны следующие методы передачи сообщений в глобальных сетях.

Коммутация каналов в глобальных сетях – процесс, который по запросу соединяет две или более станции и обеспечивает монопольное использование канала передачи данных, пока не произойдет разъединение.

Коммутация сообщений в глобальных сетях – процесс пересылки данных, включающий прием, хранение, выбор исходного направления и дальнейшую передачу сообщений без нарушения их целостности. Сообщения передаются между транзитными коммутаторами (шлюзами и маршрутизаторами) сети с временной буферизацией их на дисках коммутатора. Сообщениями называются данные, объединенные смысловым содержанием и имеющие определенную структуру.

Коммутация пакетов в глобальных сетях – это коммутация сообщений, представляемых в виде адресуемых пакетов. Коммутаторы сети (шлюзы и маршрутизаторы) принимают пакеты от конечных узлов и на основании адресной информации передают их друг другу, а в конечном итоге – станции назначения. Пакетная коммутация подразумевает обмен небольшими пакетами (часть сообщения) фиксированной структуры, которые не дают возможности образования очередей в узлах коммутации. Достоинства – быстрое соединение, надежность, эффективность использования сети.

76

Чтобы подключиться к глобальной сети, необходим модем или сетевая карта (могут быть внутренними, внешними, встроенными), а также договор с провайдером, предоставляющим услуги глобальной сети Internet. Существуют следующие способы подключения к

Internet.

1.Dial-up – это способ подключения к Internet посредством модема и коммутируемой линии городской телефонной сети. Скорость передачи данных до 56 кб/с, зависит от качества абонентских телефонных линий.

2.DSL (Digital Subscriber Line) – семейство цифровых абонент-

ских линий, предназначенных для организации доступа по аналоговой телефонной сети, используя кабельный модем. Эта технология (ADSL, VDSL, HDSL, ISDL, SDSL, SHDSL, RADSL – под общим названием xDSL) обеспечивает высокоскоростное соединение до 50 кб/с. Основным преимуществом технологий xDSL является возможность значительно увеличить скорость передачи данных по телефонным проводам без модернизации абонентской телефонной линии. Пользователь получает доступ в сеть Internet с сохранением обычной работы телефонной связи. Рассмотрим технологию ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line). Это модемная технология, превращающая стандартные абонентские телефонные аналоговые линии в линии высокоскоростного доступа. Ключевые преимущества ADSL:

•постоянный доступ;

•свободный телефон;

•высокая скорость передачи данных (от 8 до 24 мб/с по входящему и до 800 кб/с по исходящему каналам);

•простота подключения.

По своему качеству ADSL является альтернативой построению волоконно-оптических сетей. ADSL обеспечивает передачу данных на скоростях, достаточных для эффективной работы с различными данными, в том числе цифровыми, видео и мультимедиа. На окончаниях действующей телефонной линии устанавливаются специальные устройства (сплиттеры) – один на АТС и один у абонента. К абонентскому сплиттеру подключаются обычный телефон и ADSL-модем, который в зависимости от исполнения может выполнять функции маршрутизатора (router) или моста (bridge) между локальной сетью абонента и пограничным маршрутизатором провайдера. Аппаратура ADSL передает данные приблизительно в 200 раз быстрее, чем обычные аналоговые модемы. По сравнению с системами спутникового и беспроводного доступа технология ADSL дает более высокое качество соедине-

77

ния, близкое к качеству волоконно-оптических линий. При этом стоимость услуг гораздо ниже, чем спутниковый беспроводной доступ.

Там, где прокладка кабелей затруднена, нецелесообразна или невозможна, используются беспроводные сети. В этих случаях сеть реализуется при помощи сетевых радиоадаптеров, использующих в качестве передающей среды радиоволны. Для связи беспроводной и кабельной частей сети используется специальное устройство, называемое точкой входа (или радиомостом). Можно использовать обычный компьютер, в котором два сетевых адаптера – беспроводной и кабельный. Если в сеть необходимо объединить несколько сегментов, то используется топология «звезда». При этом в центральном узле устанавливается всенаправленная антенна, а в удаленных узлах – направленные антенны.

3. Wi-Fi (англ. Wireless Fidelity – беспроводная точность) – стандарт на оборудование Wireless LAN. Разработан консорциумом Wi-Fi Alliance на базе стандартов IEEE 802.11 для коммуникации в беспроводной локальной сетевой зоне частотных диапазонов 2,4; 3,6 и 5 ггц. Позволяет развернуть сеть без прокладки кабеля, что уменьшает стоимость развёртывания или расширения сети. Места, где нельзя проложить кабель, могут обслуживаться беспроводными сетями. Позволяет иметь доступ к сети мобильным устройствам.

Wi-Fi-устройства широко распространены на рынке, а устройства разных производителей могут взаимодействовать на базовом уровне сервисов. Преимущества беспроводной сети Wi-Fi:

•развертывание сети без прокладки кабеля;

•простота добавления нового устройства;

•возможность перемещения по зоне покрытия Wi-Fi сети, если устройство портативно;

•возможность работы оборудования в разных странах по всему миру.

Недостатки Wi-Fi:

•имеют ограниченный радиус действия;

•скорость кабельного соединения выше,чем скорости Wi-Fi соединения;

•малая пригодность для работы приложений, использующих медиапотоки в реальном времени;

•использование популярного, но устаревшего стандарта шифрования WEP, который может быть относительно легко взломан;

•высокое по сравнению с другими стандартами потребление энергии;

78

•неполная совместимость между устройствами разных производителей или неполное соответствие стандарту может привести к ограничению возможностей соединения, уменьшению скорости;

•чувствительность к помехам (электромагнитные излучения, осадки);

•частотный диапазон и эксплуатационные ограничения в различных странах неодинаковы.

Втабл. 6 в хронологическом порядке приведены стандарты IEE802.11 с характеристикой частотного диапазона, скорости передачи информации.

Устройства 802.11n могут работать в трёх режимах:

•наследуемом (Legacy), с поддержкой устройств 802.11b/g/a;

•смешанном (Mixed), с поддержкой устройств 802.11b/g/a/n;

•чистом – 802.11n (можно воспользоваться преимуществами повышенной скорости и увеличенной дальностью передачи данных, которые обеспечивает стандарт 802.11n).

Стандарт IEEE 802.11 обеспечивает необходимые условия безопасности на уровне канала:

•контроль за доступом к беспроводной сети;

•механизм шифрования данных WEP (Wireless Equivalent Privacy);

•WEP-обеспечение защиты пакетов данных, но не их заголовков (длина ключа 64 или 128 бит);

•присвоение точке уникального идентификатора ESSID;

•возможность хранения точкой списка доступа клиентов, которым можно подключиться к данной точке.

Вышеперечисленные методы не являются серьезной защитой от профессионала.

В России использование Wi-Fi без разрешения на использование частот от государственной комиссии по радиочастотам (ГКРЧ) возможно для организации сети внутри зданий, закрытых складских помещений и производственных территорий. Для легального использования внеофисной беспроводной сети Wi-Fi (например, радиоканала

79

между двумя соседними домами) необходимо получение разрешения на использование частот. Действует упрощённый порядок выдачи разрешений на использование радиочастот в полосе 2400—2483,5 мгц (стандарты 802.11b и 802.11g), для получения такого разрешения не требуется частное разрешение ГКРЧ. Для использования радиочастот в других диапазонах, в частности 5 ГГц (стандарт 802.11a), необходимо предварительно получить частное разрешение ГКРЧ.

4. 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 до мобильных телефонов). Основана на стандарте IEEE 802.16, который также называют Wireless MAN. Название WiMAX было создано в 2001 г. организацией WiMAX Forum.

WiMAX – это технология, предоставляющая высокоскоростной беспроводной доступ к сети, альтернативный выделенным линиям и DSL. Версии WiMAX существенно отличаются друг от друга. Хотя ряд базовых требований совпадает, нацеленность технологий на разные рыночные ниши привела к созданию двух отдельных версий стандарта (вернее, их можно считать двумя разными стандартами) IEEE 802.16d и IEEE 802.16e.

Основное различие состоит в том, что фиксированный WiMAX IEEE 802.16d работает в диапазоне 3,5 5 ггц и позволяет обслуживать только «статичных» абонентов, а Mobile WiMAX (IEEE 802.16e) рабо-

тает в частотных диапазонах: 2,3-2,5; 2,5-2,7; 3,4-3,8 ггц. Mobile WiMAX ориентирован на работу с пользователями, передвигающимися со скоростью до 120 км/ч. Мобильность означает наличие функций роуминга и «бесшовного» переключения между базовыми станциями при передвижении абонента (как происходит в сетях сотовой связи). В частном случае мобильный WiMAX может применяться и для обслуживания фиксированных пользователей.

Технологии семейства 802.16 позволяют экономически более эффективно предоставлять доступ в сеть новым клиентам, а также расширять спектр услуг и охватывать новые труднодоступные территории. WiMAX и Wi-Fi-сети просты в развёртывании и легко масштабируемы. Этот фактор оказывается очень полезным, когда необходимо развернуть большую сеть в кратчайшие сроки. В сумме все эти преимущества позволяют снизить цены на предоставление услуг высокоскоростного доступа в Internet как для бизнес-структур, так и для частных лиц.

80