Kizim_A.V

Существует два способа обмена данными через спутник:

односторонний (асимметричный, так как для приема данных используется спутниковый канал, а для передачи– доступные наземные каналы).

Асимметричный (асинхронный, полудуплексный, односторонний) Интернет подразумевает наличие наземного, радио или GSM-канала, по которому проходит запрос на получение информации (10–20 % от общего количества трафика). При таком подключении общая работоспособность системы связи зависит от наземного канала стороннего провайдера.

двухсторонний (симметричный).

В отличие от однонаправленного спутникового Интернет, когда запрос осуществляется силами наземного провайдера. То есть пользователю необходим запросный канал и он должен оплачивать дополнительно услуги наземного провайдера или трафик GPRS, двухсторонний Интернет подразумевает прямую связь через спутник к сети (рис. 15). Главное преимущество двустороннего спутникового Интернет – это отсутствие привязанности к наземным провайдерам и постоянная связь в любой точке интересов абонента.

Рис. 15. Схема работы спутникового Интернета

Сегодня одним из самых перспективных направлений телекоммуникаций является построение компьютерных сетей на основе беспроводных технологий.

Беспроводные сети (Wireless-FidelityWi-Fi) позволяют предоставить пользователям подключение там, где затруднено кабельное подключение или пользователю необходима полная мобильность. При этом беспроводные сети взаимодействуют с проводными сетями. Инфраструктура беспроводных сетей складывается из точек доступа и сетевых адаптеров. Обычно точки доступа подключены к проводным сетям. В случае необходимости обеспечения подключений на больших расстояниях или территориях применяются дополнительно антенны для улучшения качества связи.

71

Преимущества Wi-Fi:

простота расширения сети; Беспроводные рабочие станции могут добавляться в сеть без ухуд-

шения производительности сети. Для обеспечения беспроводным пользователям доступа к корпоративным базам данных, к интернету или к разделяемым ресурсам – серверам и принтерам, можно установить точку доступа.

полная мобильность пользователей;

роуминг в сетях Wi-Fi;

Благодаря поддержке роуминга между точками доступа, пользователи могут продолжать работать с ресурсами беспроводной сети даже во время перемещения по территории покрытия.

безопасность Wi-Fi сетей.

7.3.Типы кабеля

Вкомпьютерных и телекоммуникационных сетях применяются три типа кабеля:

электрические (медные) кабели на основе витых пар проводов

(twisted pair), которые делятся на экранированные (shielded twisted pair, STP) и неэкранированные (unshielded twisted pair, UTP);

электрические (медные) коаксиальные кабели (coaxial cable);

оптоволоконные кабели (fiber optic).

Кабель на основе витых пар представляет собой несколько пар скрученных попарно изолированных медных проводов в единой диэлектрической (пластиковой) оболочке (рис. 16). Он довольно гибкий и удобный для прокладки. Скручивание проводов позволяет свести к минимуму индуктивные наводки кабелей друг на друга и снизить влияние переходных процессов. Обычно в кабель входит две или четыре витые пары.

Рис. 16. Кабель с витыми парами

Коаксиальный кабель (рис. 17) до недавнего времени был очень популярен, что связано с его высокой помехозащищенностью (благодаря металлической оплетке), более широкими, чем в случае витой пары, полосами пропускания (свыше 1 ГГц), а также большими допустимыми расстояниями передачи (до километра). К нему труднее механически подключиться для несанкционированного прослушивания сети, он дает также заметно меньше электромагнитных излучений вовне. Однако монтаж и ремонт коаксиального кабеля существенно сложнее, чем витой пары, а стоимость его

72

выше (он дороже примерно в 1,5–3 раза). Существует несколько типов коаксиального кабеля, отличающихся характеристиками и областями применения: для локальных компьютерных сетей, глобальных телекоммуникационных сетей, кабельного телевидения и т.д.

Рис. 17. Коаксиальный кабель

Оптоволоконный кабель (рис. 18) обладает исключительными характеристиками по помехозащищенности и секретности передаваемой информации. Никакие внешние электромагнитные помехи в принципе не способны исказить световой сигнал, а сам сигнал не порождает внешних электромагнитных излучений. Подключиться к этому типу кабеля для несанкционированного прослушивания сети практически невозможно, так как при этом нарушается целостность кабеля. Этот тип кабеля обеспечивает передачу данных с очень высокой скоростью (до 10 Гбит/с и выше). Теоретически возможная полоса пропускания такого кабеля достигает величины 1012 Гц, что несравнимо выше, чем у электрических кабелей. Стоимость оптоволоконного кабеля постоянно снижается и сейчас примерно равна стоимости тонкого коаксиального кабеля.

Рис. 18. Структура оптоволоконного кабеля

Однако оптоволоконный кабель имеет и некоторые недостатки:

высокая сложность монтажа;

меньшая степень прочности и гибкости по сравнению с электрическими кабелями;

чувствительность к ионизирующим излучениям.

Каждый тип кабеля имеет свои преимущества и недостатки, так что при выборе надо учитывать как особенности решаемой задачи, так и особенности конкретной сети, в том числе и используемую топологию.

Основные параметры кабелей, принципиально важные для использования в локальных сетях:

73

полоса пропускания кабеля (частотный диапазон сигналов, пропускаемых кабелем) и затухание сигнала в кабеле;

помехозащищенность кабеля и обеспечиваемая им секретность передачи информации;

величина волнового сопротивления кабеля (для электрических кабелей). [9]

Структурированная кабельная система (Structured Cabling System, SCS) здания – это набор коммутационных элементов (кабелей, разъемов, коннекторов, кроссовых панелей и шкафов), а также методика их совместного использования, которая позволяет создавать регулярные, легко расширяемые структуры связей в вычислительных сетях.

На основе SCS здания работает одна или несколько локальных сетей организаций или подразделений одной организации, размещенной в этом здании. SCS планируется и строится иерархически с главной магистралью

имногочисленными ответвлениями от нее (рис. 19).

Рис. 19. Структура кабельных подсистем

Использование структурированной кабельной системы вместо хаотически проложенных кабелей дает предприятию много преимуществ. Система SCS при продуманной организации может стать универсальной средой для передачи компьютерных данных в локальной вычислительной сети, организации локальной телефонной сети, передачи видеоинформации и даже для передачи сигналов от датчиков пожарной безопасности или охранных систем. Подобная универсализация позволяет автоматизировать многие процессы контроля, мониторинга и управления хозяйственными службами и системами жизнеобеспечения предприятия [10].

74

7.4. Виды коммутации

Процесс соединения абонентов коммуникационной сети через транзитные узлы называется коммутацией. Выделяют следующие виды коммутации абонентов в сетях.

1. Коммутация каналов.

При коммутации каналов коммутационная сеть образует между конечными узлами непрерывный составной физический канал из последовательно соединенных коммутаторами промежуточных канальных участков.

В сети с коммутацией каналов перед передачей данных всегда необходимо выполнить процедуру установления соединения, в процессе которой и создается составной канал и только после этого можно начинать передавать данные. Традиционная область применения коммутации каналов – телефонные сети.

Достоинства коммутации каналов:

постоянная и известная скорость передачи данных по установленному между конечными узлами каналу;

низкий и постоянный уровень задержки передачи данных через сеть. Это позволяет качественно передавать данные, чувствительные к задержкам – голос, видео, различную технологическую информацию.

Недостатки коммутации каналов:

отказ сети в обслуживании запроса на установление соединения;

нерациональное использование пропускной способности физических каналов;

обязательная задержка перед передачей данных из-за фазы установления соединения.

2. Коммутация сообщений.

Под коммутацией сообщений понимается передача единого блока данных между транзитными компьютерами сети с временной буферизацией этого блока на диске каждого компьютера. Сообщение в отличие от пакета имеет произвольную длину, которая определяется не технологическими соображениями, а содержанием информации, составляющей сообщение.

Режим коммутации сообщений разгружает сеть для передачи трафика, требующего быстрого ответа, например трафика службы WWW или файловой службы.

Техника коммутации сообщений появилась в компьютерных сетях раньше техники коммутации пакетов, но потом была вытеснена последней, как более эффективной по критерию пропускной способности сети.

3. Коммутация пакетов.

Эта техника коммутации была специально разработана для эффективной передачи компьютерного трафика. Коммутация пакетов по своим принципам близка к коммутации сообщений.

75

При коммутации пакетов все передаваемые пользователем сообщения разбиваются в исходном узле на сравнительно небольшие части, называемые пакетами. Каждый пакет снабжается заголовком, в котором указывается адресная информация, необходимая для доставки пакета на узел назначения, а также номер пакета, который будет использоваться узлом назначения для сборки сообщения. Пакеты транспортируются по сети как независимые информационные блоки. Коммутаторы сети принимают пакеты от конечных узлов и на основании адресной информации передают их друг другу, а в конечном итоге – узлу назначения.

Сеть с коммутацией пакетов замедляет процесс взаимодействия конкретной пары абонентов, но повышает пропускную способность сети в це-

лом [10].

Достоинства коммутации пакетов:

высокая общая пропускная способность сети при передаче пульсирующего трафика;

возможность динамически перераспределять пропускную способность физических каналов связи между абонентами в соответствии с реальными потребностями их трафика.

Недостатки коммутации пакетов:

неопределенность скорости передачи данных между абонентами сети, обусловленная тем, что задержки в очередях буферов коммутаторов сети зависят от общей загрузки сети;

переменная величина задержки пакетов данных, которая может быть достаточно продолжительной в моменты мгновенных перегрузок сети;

возможные потери данных из-за переполнения буферов.

Как правило, операцию коммутации сопровождает также обратная операция – мультиплексирование. При мультиплексировании из нескольких отдельных потоков образуется общий агрегированный поток, который можно передавать по одному физическому каналу связи.

8.СТАНДАРТЫ СЕТЕВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

8.1.Сетевые технологии: основные понятия и определения

Сеть – это совокупность объектов, образуемых устройствами передачи и обработки данных. Международная организация по стандартизации определила вычислительную сеть как последовательную биториентированную передачу информации между связанными друг с другом независимыми устройствами.

В состав сети в общем случае включаются следующие элементы:

сетевые ЭВМ (оснащенные сетевым адаптером);

каналы связи (кабельные, спутниковые, телефонные, цифровые, волоконно-оптические, радиоканалы и др.);

76

различного рода преобразователи сигналов;

сетевое оборудование.

Различают коммуникационные и информационные сети. Коммуникационная сеть предназначена для передачи данных, также

она выполняет задачи, связанные с преобразованием данных. На базе коммуникационной сети может быть построена группа информационных сетей. Информационная сеть предназначена для хранения информации.

Компьютерная сеть состоит из информационных систем и каналов связи.

Под информационной системой следует понимать объект, способный осуществлять хранение, обработку или передачу информация. В состав информационной системы входят: ЭВМ, программы, пользователи и другие составляющие, предназначенные для процесса обработки и передачи данных.

Загрузка сети характеризуется параметром, называемым трафиком. Трафик (traffic) – это поток сообщений в сети передачи данных. Под ним понимают количественное измерение в выбранных точках сети числа проходящих блоков данных и их длины, выраженное в битах в секунду.

Существенное влияние на характеристику сети оказывает метод доступа. Метод доступа – это способ определения того, какая из рабочих станций сможет следующей использовать канал связи и как управлять доступом к каналу связи.

В сети все рабочие станции физически соединены между собою каналами связи по определенной структуре, называемой топологией. Топология – это описание физических соединений в сети, указывающее какие рабочие станции могут связываться между собой. Тип топологии определяет производительность, работоспособность и надежность эксплуатации рабочих станций, а также время обращения к файловому серверу. В зависимости от топологии сети используется тот или иной метод доступа.

Сетевая технология – это согласованный набор программных и аппаратных средств (например, драйверов, сетевых адаптеров, кабелей и разъемов), а также механизмов передачи данных по линиям связи, достаточный для построения вычислительной сети.

8.2. Преимущества использования сетей

Объединять ЭВМ в сети начали более 30 лет назад. Когда возможности компьютеров выросли и ПК стали доступны каждому, развитие сетей значительно ускорилось.

Соединенные в сеть компьютеры обмениваются информацией и совместно используют периферийное оборудование и устройства хранения информации (рис. 20).

77

сервис для вышестоящего уровня, запрашивая в свою очередь, сервис у нижестоящего уровня. Верхние уровни запрашивают сервис почти одинаково: как правило, это требование маршрутизации каких-то данных из одной сети в другую. Практическая реализация принципов адресации данных возложена на нижние уровни.

Рассматриваемая модель определяет взаимодействие открытых систем разных производителей в одной сети. Поэтому она выполняет для них координирующие действия по:

взаимодействию прикладных процессов;

формам представления данных;

единообразному хранению данных;

управлению сетевыми ресурсами;

безопасности данных и защите информации;

диагностике программ и технических средств.

Рис. 21. Модель OSI

Модель OSI описывает только системные средства взаимодействия, не касаясь приложений конечных пользователей. Приложения реализуют свои собственные протоколы взаимодействия, обращаясь к системным средствам [6].

В 1980 г. в институте IEEE был организован комитет 802 по стандартизации технологий LAN. Результатом работы комитета IEEE 802 стало принятие семейства стандартов IEEE 802.x, содержащих рекомендации по проектированию нижних уровней локальных сетей.

Стандарты IEEE 802 описывают функции, которые можно отнести к функциям физического и канального уровней моделей OSI (рис. 22.) [10].

79