передачи данных, так как не учитывает служебные биты, не несущие полезной информации. Данный из компьютера через модем в линию связи передаются последовательно бит за битом. Обычно одновременно с байтом полезной информации передаются служебные биты, поэтому, чтобы узнать сколько фактически байт в секунду было передано через модем, необходимо разделить величину скорости в битах за секунду на 10. С учётом использования технологии коррекции ошибок и проверки на чётность скорость оказывается ещё меньше, а при использовании протоколов сжатия передаваемой информации скорость может возрасти.

Вопросы для самопроверки:

1.Виды и средства связи (характеристика).

2.Каналы и кабели связи (назначение, основные характеристики).

3.Беспроводные линии (характеристика).

4.Передача данных в сетях (назначение, характеристика).

5.Виды передачи данных в сетях (характеристика).

6.Технические средства передачи информации в сетях (назначение, характеристика).

7.Модемы (назначение, основные характеристики).

Тема 15. Сетевые информационные технологии

Потребность общения вызывает у социума стремление организовывать удобные для него средства, позволяющие реализовать государственные, общественные и личные нужды в этой области. На протяжении веков этому способствовали средства связи. Современные информационные технологии в области обмена информацией позволяют не только совершенствовать существовавшие ранее, но и создавать новые.

В начале прошлого века лишь телефонная связь, образованная на базе местных, городских, государственных и, затем, международных проводных телефонных сетей, давала возможность непосредственного голосового общения между людьми. Во второй половине прошлого века телевидение позволило организовать беспроводные сеансы аудиовизуального общения. В конце XX века появились компьютеры и специальное коммуникационное оборудование, объединение которых первоначально в локальные, а затем в городские, государственные и международные сети привело к созданию глобальной телекоммуникационной вычислительной и информационной среды.

Ныне практически нет такой предметной области, где бы ни применялись сетевые информационные технологии. Теоретические исследования и практический опыт позволили не только повсеместно внедрять новые информационные технологии в любые сферы

288

жизнедеятельности общества, но и сформировали и научно обосновали основные принципы создания информационных сетей.

Данная тема посвящена рассмотрению проблем организации информационных сетей и передачи в них информации.

Типы и топология сетей

Любые сети, созданные или проложенные по каким-либо территориям с помощью технических средств и ориентированные на обслуживание различных категорий пользователей, составляют инженерную инфраструктуру жилых и производственных объектов, городов и государств. Они имеют определённую структуру, позволяющую наиболее эффективно реализовать потребности государств, общественных формаций, отраслей хозяйства и личностей. В информационных процессах, системах и технологиях под термином «сеть» понимают как минимум несколько компьютеров и иных вычислительных машин, соединённых между собой с помощью специального оборудования для обеспечения вычислений и обмена различными видами информации. Сложные сети подразумевают большое количество пользователей, разветвлённую структуру, узлы коммутации и коммуникации, соединяющие всех в единую структуру.

Коммуникационная сеть – система объектов, осуществляющих функции создания (генерации), преобразования, хранения и потребления продукта и линий передачи, по которым осуществляется передача этого продукта внутри сети. Объекты такой системы называют пунктами или узлами сети, а линии – коммуникациями, соединениями или каналами связи. Продуктом в таких сетях может быть энергия, масса и информация.

Создание первых коммуникационных компьютерных сетей, ориентированных, в первую очередь, на проведение математических вычислений, породило их название – «вычислительные сети».

Вычислительная сеть – компьютерная коммуникационная сеть, предназначенная для проведения измерений, экспериментов, сложных объединённых математических вычислений и т.п. работ, в том числе в автоматических и автоматизированных системах.

Почти сразу же с появлением вычислительных сетей, они стали использоваться для обмена различного рода данными (сети передачи данных) и информацией. Развитие компьютерных сетей и сетевых технологий показало возможность с их помощью наиболее полно раскрыть информационную сущность сетей и организовать широкомасштабное информационное обеспечение социума. Это привело к тому, что вычислительные сети, обеспечивающие обмен информационными ресурсами, стали называть «информационными сетями». При этом не предполагается отказаться от проведения сетевых вычислений, более того эта технология постоянно совершенствуется, и

289

ныне объединённые в информационную сеть суперкомпьютеры позволяют проводить сверхбыстрые вычисления, связанные с потребностями любых предметных областей.

Информационная сеть – коммуникационная сеть, в которой информация выступает в качестве продукта создания, переработки, хранения и использования.

Отметим, что вычислительные устройства, используемые при создании сетей, исторически носят различные названия: вычислительные машины (ВМ), электронно-вычислительные машины (ЭВМ), мини- и микро-ЭВМ, компьютеры, в том числе персональные (ПК), суперкомпьютеры и др. Они могут выполнять и специфические, отличные друг от друга функции, однако в нашем случае будем воспринимать их как аналогичные устройства и в тексте использовать, как синонимы.

Итак, перейдём к рассмотрению видов и типов сетей.

По функциональной принадлежности выделим сети:

●Информационные,

●Вычислительные,

●Информационно-вычислительные.

По методам передачи данных существуют сети с:

1)передачей данных по выделенным каналам связи;

2)коммутацией каналов;

3)коммутацией сообщений;

4)коммутацией пакетов сообщений.

Представленные систематизации сетей по функциональной принадлежности и методам передачи данных подразумевают их структурирование. Архитектура сети включает в себя три структуры:

●логическую,

●аппаратурную,

●программную.

Рассмотрение логической структуры необходимо при решении исследовательских задач, состоящих из двух видов: анализа и синтеза. Логическая структура сети предполагает наличие следующих компонентов:

●компьютеров (вычислительных машин),

●главного управляющего компьютера,

●вспомогательного компьютера,

●коммуникационных устройств и систем,

●территориального оборудования.

Реальные структуры сети могут отличаться от логической. В одной ЭВМ сети могут быть сосредоточены функции вычислительной,

290

главной управляющей и коммутационной машины.

Аппаратурная структура подразумевает в данном случае топологию сети, рассматриваемую в рамках данной темы.

Программная структура включает ОС, и различное ПО, обеспечивающее взаимосвязь компьютеров в сетях, передачу информации, защиту от несанкционированных действий и др. Программное обеспечение рассматривается в теме 8.

Развитие компьютерных техники и технологий вызвало к жизни потребность обмениваться информацией не только в одной организации, но и с другими предприятиями и отдельными лицами, находящимися на различном удалении друг от друга. Это способствовало развитию территориальных, региональных, международных (глобальных) компьютерных систем и появлению всемирной «сети сетей» – Интернет. При этом оказалось, что компьютер можно подключить к абонентской телефонной сети и получить доступ к другим абонентам сети Интернет, электронной почте, телетайпам и телефаксам, работающим с этой сетью и т.д. В общем случае для создания простых, но эффективных автоматизированных информационных технологий можно использовать два–три ПК, позволяющих, в том числе, создание раздельных, распределенных и интегрированных ресурсов.

Рост информационных систем, объединяющихся между собой для обмена информацией и решения других задач, инициировал создание международных сетей, а затем и Интернета. Разнородные сети физически можно соединить каналами связи, но невозможно обеспечить функционирование различного технического и программного обеспечения без согласования соответствующих параметров. Это обстоятельство явилось решающим для формирования единых сетевых правил, а затем и стандартов Интернета, повлиявшим на создание Интернет технологий.

Под технологией Интернет понимается совокупность правил и процедур, в результате выполнения которых происходит получение пользователем информационных ресурсов Интернета.

Структура технологии Интернет базируется на общей структуре сетей и состоит из следующих элементов:

●аппаратное обеспечение – линии связи и необходимое оборудование (маршрутизаторы, сервера, пользовательские системы);

●программное обеспечение – серверные приложения,

обеспечивающие функционирование основных узлов сети, клиентское программное обеспечение (браузеры, почтовые программы, FTPклиенты);

●организационное обеспечение – иерархическая структура, на вершине которой находятся телекоммуникационные компании, владеющие крупными каналами связи. Ниже – региональные поставщики, провайдеры Интернет услуг (первичные – владеющие собственными каналами связи с опорной сетью и вторичные –

291

арендующие каналы у первичных провайдеров и региональных телекоммуникационных компаний).

Любая сеть характеризуется наличием одной или нескольких структур, управляющих её работой и конечными пользователями (исполнителями, клиентами, заказчиками и т.п.). В информационных сетях управляющие системы называются серверами.

Под термином «сервер» (англ. «server» – обслуживающий процессор, узел обслуживания) понимают подключенную к сети, достаточно мощную вычислительную машину, обладающую определёнными ресурсами общего пользования, а также, как правило, возможностью объединять некоторое количество компьютеров как в локальной, так и в глобальной информационных сетях. Серверы обычно выполняют функции административного управления в сети и при этом называются администраторами системы. В их задачи входит проверка работоспособности системы (каналов, компьютеров, программ и т.п.); выявление сбоев, несанкционированного доступа и других нарушений в сети; восстановление работоспособности сети; учёт работы сети, подготовка отчётов о её работе и предоставление пользователям информации о ресурсах сети.

По назначению серверы делятся на: файловый, коммуникационный, приложений, почтовый и др.

Исторически первым появился файловый сервер («File Server») и предназначался для обеспечения клиентов определенными программами и файлами. По запросам пользователей файл-сервер предоставляет копии определённых программных компонентов. Поэтому сервер должен иметь мощные хранилища для всех требуемых программ. Работа файлового сервера во многом соответствует централизованной диспетчеризации.

Коммуникационный сервер обеспечивает вспомогательные функции связи, прокладывая оптимальные маршруты для доставки корреспонденции. Для этого он использует таблицы: контроль, состояние узлов сети.

Сервер приложений («Application Server») выполняет все необходимые работы, а пользователи имеют дело только с исходными данными и с результатом обработки.

Почтовый сервер предназначен для организации электронной почты. Программное обеспечение почтового сервера можно установить на любом ПК с любым доменным именем, даже третьего или четвёртого уровня.

Кроме того, в сетях используют: сервер баз данных («Data Base Server»), принт-сервер, факс-сервер и др. В качестве ПО наиболее широко применяется Windows NT.

Подключённые в сети к серверам компьютеры называют рабочими станциями (РС) или клиентами. Разница заключается в применяемом

292

программном обеспечении, позволяющем использовать компьютеры в сети только как сервер или как РС. Возможен вариант, когда любой компьютер в сети может быть в одних условиях сервером, а в других – «клиентом». «Клиентом» обычно считается менее мощный компьютер, ресурсы которого не предоставляются в совместное использование в сети. Сеть, образованная из компьютеров «серверов» и «клиентов», базирующаяся на ПО, обеспечивающем их работу в таких режимах,

называется «клиент-серверной».

Основной задачей сети является надёжная организация оперативного обмена информацией между её абонентами, что выполняется системой передачи данных (СПД), организуемой в этой сети. Выполнение такой цели зависит от выбранной структуры сети, пропускной способности её каналообразующей аппаратуры, способа передачи данных и др.

Косновным требованиям, предъявляемым к сетям, относятся: простота использования, высокая скорость передачи информации, низкая стоимость и соблюдение секретности. Важными параметрами сетей являются также открытость, надёжность, динамичность, автономность. Кроме того, сеть определяется используемыми в ней ресурсами, программно-техническими решениями, интерфейсом, возможностью осуществления безошибочной передачи информации, а также сервисами.

Под интерфейсом понимается способ доступа пользователя к ресурсам сети. Он подразумевает внешний вид представления информации на экране дисплея компьютера, удобство и простоту выполнения необходимых команд, дружественное меню и систему подсказок, стандартную методику работы с программами, систему вывода на дисплей сообщений, контролирующих функционирование сети (мониторинг), максимальное использование естественных языков и др.

С точки зрения организации существует разделение сетей на три вида: реальные, искусственные и одноранговые. Рассмотрим их подробнее.

Креальным сетям относят такие, в которых компьютеры соединяются между собой по определённой схеме посредством специальных устройств – сетевых адаптеров и требуется присутствие специалистов, осуществляющих контроль и эксплуатацию таких сетей.

Они называются «real network или Network With an Attitude» (NWA). Например, NetWare фирмы Novell и Windows NT фирмы Microsoft.

Более сложной и одновременно распространённой считается технология сети «клиент/сервер», когда любой компьютер сети в определённых ситуациях может быть попеременно как сервером, так и клиентом. Их ИР, как правило, размещаются на жёстких дисках одного или нескольких серверов. В любом случае, где бы ни размещался общий ИР, он доступен всем пользователям этой сети.

293

Искусственные сети не требуют специального сетевого жёсткого диска. Компьютеры в этих сетях связываются между собой через последовательные или параллельные порты без специальных сетевых адаптеров. Иногда такая связь называется ноль-модемной или нольслотовой (англ. «zero-slot network»), так как ни в один из слотов компьютера не включена сетевая плата (адаптер). Такие сети работают очень медленно и, как правило, позволяют осуществлять одновременную работу лишь с двумя компьютерами. К ним относятся

Laplink, Interlink и др.

Одноранговые сети организуются по принципу «равный среди равных» (англ. «peer-to-peer network») и относятся к промежуточному типу между реальными и искусственными. В одноранговой сети в зависимости от необходимости каждый компьютер может быть сервером или РС. Например, РС с подключённым к ней принтером может использоваться как сетевой сервер печати и т.п. Фирма Microsoft встраивает такую сеть в операционные системы Windows’95/97/98/2000. Компания Artisoft предлагает одноранговую сеть LANtastic, работающую с операционными системами DOS и Windows.

Преимущество таких сетей заключается в предоставлении ими почти таких же возможностей (сервисов), как и в реальных сетях, при том, что их гораздо легче устанавливать и обслуживать. Кроме того, не требуется однозначно выделять серверы, так как любой компьютер может быть сервером и одновременно клиентом. При этом с компьютеров пользователей можно обращаться к папкам, файлам и принтерам, находящимся на других компьютерах этой сети.

Важным аспектом сетевых технологий является выбор метода передачи сообщений в сети. Известны и используются три метода передачи.

Метод передачи с приоритетным доступом. С передающего компьютера поступает запрос на передачу информации. Ему предоставляется канал во временное пользование. Все остальные компьютеры сети ожидают окончания сеанса передачи.

Метод с челночным опросом. В сети циркулирует информационный пакет с пустым интервалом и последовательно опрашивает все компьютеры на потребность передачи ими информации. Если такая потребность имеется, движущийся интервал подхватывает возможный для передачи информационный пакет и переносит его адресату.

Метод пакетов-маркеров. Этот метод подобен контейнерным перевозкам, когда подготовленное к передаче сообщение «конвертируется» (преобразуется) в пакеты с адресом и ждёт оказии с транспортёром, которым в данном случае является маркированный интервал времени. Этот интервал может использоваться только одним компьютером.

Если принята одноканальная система связи, то в любой момент

294

времени передавать данные может только одна РС. При многоканальной системе связи максимальное число передаваемых сообщений равно числу информационных каналов. Подобная система позволяет передавать графическую информацию и организовывать видеоконференции.

Процессы, осуществляемые в сети, можно разделить на основные и вспомогательные. К основным относятся прикладные процессы – ввод, обработка, хранение и передача информации пользователям. Вспомогательными считаются процессы взаимодействия прикладных процессов друг с другом с помощью средств коммуникации. Эти процессы достаточно сложны, поэтому Международная организация стандартов (ISO) рекомендует делить их на семь уровней. Сверху вниз это:

►прикладной (7),

►представительный (6),

►сеансовый (5),

►транспортный (4),

►сетевой (3),

►канальный (2),

►физический (1).

Любой уровень выполняет указания вышестоящего уровня. Прикладной уровень использует сервис всех остальных уровней процессов взаимодействия. Основная задача уровней – обеспечить надёжное взаимодействие прикладных процессов. Вышестоящие уровни способны исправлять ошибки нижестоящих. Так, например, ошибка, пропущенная канальным уровнем при передаче информации, будет выявлена и исправлена транспортным.

Топология сетей

Структура построения сетей (топология), в первую очередь,

определяется способом соединения компьютеров между собой. Топология – описание способа физического соединения серверов

ирабочих станций в сеть.

Вобщем случае различают «шинное» (параллельное подключение

компьютеров к одной линии связи), звездообразное (радиальное, т.е. когда все ПК – РС соединяются с одним ПК

– сервером), кольцевое и смешанное соединения компьютеров в сеть. К смешанному относится не только одновременное использование названных выше способов соединения ПК, но и иерархическое, а также

295

Рис. 15-1. Сеть типа «звезда»

многосвязное (в этом случае каждый ПК соединяется со всеми остальными в сети) соединение.

Сеть типа «звезда» (англ. «star») представлена на Рис. 15-1. Она управляется центральным компьютером (сервером), к которому через концентратор (англ. «Hub») подключаются все РС. К одному концентратору можно подключить до 16 и более РС, расположенных на расстоянии до 100 м от него. С помощью концентраторов можно строить иерархические сети.

Рис. 15-2. Сеть типа «кольцо»

Соо бщения, посланны е от одной РС к другой,

проходят и коммутируются сервером. В этом случае выход из строя узлового компьютера (сервера) приводит к остановке всей сети. Выход из строя одной РС не прерывает работу сети и при этом легко найти неисправный кабель.

Всети типа «кольцо» (англ. «ring») любое сообщение передаётся по кольцу до тех пор, пока не достигнет адресата (Рис. 15-2). При этом также существует опасность выхода из строя сервера и нарушения работы всей сети. Передаваемое любой РС сообщение, достигает РСполучателя, проходя через другие РС сети, расположенные между ними, но воспользоваться им сможет только РС-получатель.

Всети типа «общая шина» (англ. «bus») все станции подключаются к общей магистрали (Рис. 15-3), что снимает проблему нарушения работы сети при выходе из строя любого ПК. Каждая станция обладает возможностью передавать по шине своё сообщение. Данные, передаваемые одной РС, становятся доступными другим РС сети, но использовать их могут только те РС, которым было адресовано сообщение. Опрос РС в подобной сети может осуществляться по любому методу, заданному сетевой программой. Дублирование серверов

втакой сети позволяет решить проблему возможного выхода из строя одного из них. Как правило, используется в ЛВС.

Сети различаются назначением, конфигурацией, характеристиками применяемого оборудования и программ. Они бывают универсальные и специализированные; однородные (гомогенные), т.е. состоящие из программно совместимых ЭВМ, и неоднородные (гетерогенные), в том числе разнотипных компьютеров.

296

Взависимости от принятого способа управления сети делятся на: централизованные, децентрализованные и смешанные.

По отношению к собственности (в зависимости от прав)

различают частные (англ. «private») сети и сети общего пользования (англ. «public»). Последние включают телефонные сети (ТфОП) и сети передачи данных (СПД).

Сточки зрения количества используемых ЭВМ сети можно разделить на малые (до 10 ПК), средние (до 30 ПК) и большие (более 30 ПК).

По типу организации передачи информации они подразделяются на сети с коммутацией сообщений, пакетов и каналов. Существуют варианты использования смешанных типов передачи данных.

По типу используемых средств передачи информации сети бывают проводные (кабельные), беспроводные (радио и спутниковые) и комбинированные.

Вкачестве проводных сетей используются существующие телефонные и телеграфные коммутируемые и выделенные сети, а также сети передачи данных. Кроме того, порой специально для передачи цифровой информации создаются компьютерные сети.

Более подробно эти вопросы, а также используемые в сетях кабели рассматриваются в теме 14. Здесь же рассмотрим нетривиальный способ организации проводных информационных сете и беспроводные сети.

Всё более за рубежом и в России специалисты уделяют внимание системам передачи данных по имеющимся в каждом доме электрическим сетям. Эта технология, получившая название PLC (англ. «Power Line Communications» – связь по сетям электроснабжения),

экономична, позволяет быстро создавать и разворачивать сети, особенно

врегионах, где затруднительно или нецелесообразно прокладывать специальные кабели связи, а электричество имеется. В Мосэнерго подобная система разрабатывается с 2001 года.

Беспроводные сети

Кроме кабельных существуют и беспроводные сети передачи данных. Их обычно используют тогда, когда отсутствуют кабельные сети, их прокладка затруднена или невозможна (нецелесообразна). С точки зрения области применения в общем случае они делятся на сети внутри и вне зданий. Технология таких сетей разрабатывалась в оборонных отраслях как средство помехоустойчивой кодированной передачи информации сигнала малой мощности (шумоподобного сигнала). Затем она стала применяться более широко. На Западе беспроводные сети чаще используются внутри зданий для объединения в сеть мобильных пользователей в больницах, библиотеках, промышленных предприятиях и складских организациях, на биржах и т.п.

297

С точки зрения установления соединения беспроводные сети характеризуются двумя вариантами. Первый подразумевает установление прямого соединения на всё время сеанса связи, независимо от реальной загрузки канала (аналогично коммутации каналов в кабельных сетях). Во втором соединение устанавливается только на время реальной передачи (аналогично системам с коммутацией пакетов). При этом ёмкость каналов используется значительно более эффективно.

По способу частотной модуляции беспроводные сети делятся на узкополосные и широкополосные. Широкополосные технологии используют более широкий диапазон частот, обладают большей помехоустойчивостью к шумам и более экономно используют спектр частот.

Три фактора влияют на распространение радиосетей: 1) мобильность, 2) удалённость, 3) срочность. Первый из них решает проблему подключения подвижных абонентов к сети. Второй фактор связан с тем, что в ряде случаев невозможно или экономически нецелесообразно создавать кабельные сети. Третий – характеризует потребность абонента начинать получать необходимые данные в кратчайшие сроки.

Для использования радио-сетей на ограниченной территории в режиме ЛВС был разработан стандарт «RadioEthernet». При этом расстояние между ближайшими РС незначительно, так как используются всенаправленные антенны. Связь обеспечивается асинхронной передачей сигналов в инфракрасном спектре (от 900 МГц до 2,4 ГГц), а также с помощью широкополосного сигнала по методам прямой последовательности (Direct Sequence Spread Spectrum, DSSS) или частотных скачков (Frequency Hopping Spread Spectrum, FHSS). Метод

FHSS предполагает, что в каждый момент времени любой передатчик использует только один канал, а через промежуток времени менее 20 мс

– «перескакивает» на другой. Эти скачки происходят синхронно у передатчика и приёмника, образующих канал связи. Скорость обмена данными – до 4 Мбит/с.

Другим принципом обеспечения беспроводных соединений ЭВМ является топология «точка-точка» (англ. «point-to-point»), используемая обычно для организации беспроводных мостов между кабельными сегментами ЛВС, а также топология «звезда», применяемая при организации корпоративной сети для связи основной организации с филиалами. В этом случае, использование узконаправленных антенн прямой видимости позволяет обеспечить дальность связи, равную нескольким десяткам км.

Беспроводные сети типа Token Ring характеризуются более высокими скоростями обмена информацией. При этом такая сеть работает более устойчиво, чем сети типа Ethernet, но стоимость оборудования первой выше, чем второй.

298

Продолжая рассматривать типизацию сетей, отметим, что по области использования (распространения) выделяют локальные, региональные (территориальные) и глобальные сети.

Локальные сети

С целью организовать и оптимизировать работу организаций, повысить их эффективность первоначально обычно в них создают локальные сети (ЛС). Такие системы стали обобщенно называть –

локальные вычислительные сети (ЛВС, англ. «Local Area Network», LAN).

Развитие ЛВС связано с необходимостью передавать данные с высокой скоростью в пределах небольшой территории (одного здания или группы близко стоящих зданий) при значительно меньших затратах, по сравнению с применением для передачи данных сетей общего пользования. Первоначально использовался принцип разделения времени, предоставляемого центральной машиной (ЦМ) терминалам, на небольшие равные промежутки, что создавало иллюзию одновременного использования машины многими пользователями и позволяло подключать к центральному компьютеру некоторое количество ПК. При этом в каждый конкретный минимальный временной интервал к ЦМ подключался только один терминал, затем другой и так далее. Таким образом осуществлялся постоянный циклический опрос каждого терминала с целью передачи ему от ЦМ или принятия от него информации.

При организации локальной сети разработчики обычно сталкиваются с выбором передающей среды; конфигурации сети (топологии) и протоколов, управляющих её работой; инструментальных средств.

Разработка ЛВС связана с созданием и использованием:

•архитектуры – одноранговая, файл-серверная, клиент-серверная);

•топологии (конфигурации сети) – общая шина, кольцо, звезда, древовидная (иерархическая), гибридная;

•стандартов и протоколов обмена в сетях – IP, TCP, IPX и др.;

•стандартов и видов кабельной системы и физической топологии сети – Arcnet, Ethernet, Tokenring и др.;

•сетевых операционных систем и программных платформ –

UNIX, Windows NT и др.;

•маршрутизаторов, концентраторов, повторителей (репитеров) и другого сетевого оборудования.

Вкачестве кабелей связи в ЛВС используются коаксиальный кабель, «витая пара» и оптоволоконные линии связи (ВОЛС).

ВЛВС расстояние между ПК ограничено протяжённостью линий связи до 1–2,5 км, скорость передачи информации составляет более

299

одного Мбит/с. Такая сеть состоит из трёх основных компонент: одной или нескольких центральных (главных) машин (серверов), рабочих станций и коммуникаций.

ЛВС легко адаптируются к изменённым условиям эксплуатации и модернизируются. Они обладают гибкой архитектурой, что позволяет легко изменять места дислокации соответствующих РС. Хотя нет чёткой классификации ЛВС, обычно выделяют следующие признаки: назначение, топология, типы используемых ЭВМ, организация управления, передачи информации, методы теледоступа и доступа, физические носители информации и др.

Для построения стандартных ЛВС обычно не требуются специальные проектные решения, они могут создаваться по типовым проектам и программным продуктам, положительно зарекомендовавшим себя на практике. В качестве программных продуктов используется сетевое ПО, основным назначением которого является обеспечение эффективного обмена информацией между компьютерами сети, устойчивости работы данной сети и сбора необходимых статистических данных, разграничение доступа пользователей к различным ИР, координации всех обращений к определенным файлам (программам и различным пользовательским материалам), обеспечение одновременного доступа многих пользователей к одной и той же информации.

В ЛВС чаще всего используется технология и архитектура Ethernet, характеризующая метод доступа, обеспечивающая высокую надёжность и скорость передачи данных, а также позволяющая строить достаточно большие внутренние сети (до 1000 РС) с максимальным расстоянием между двумя РС до 2500 м. Метод Ethernet разработан в 1975 году, он допускает объединение нескольких кабельных ЛВС в единую распределённую вычислительную сеть. При этом обычно используют топологию общей шины.

Модификацией данного метода является FastEthernet, появившийся в 1992 г. Он включает в себя стандарт 100BaseT, допускающий передачу данных со скоростью до 100 Мбит/с. Таким образом, FastEthernet позволяет увеличить скорость работы сети в десять раз, обладает бóльшей гибкостью, способствующей увеличению пропускной способности сети, но максимальное расстояние между двумя станциями не превышает 250 м.

Территориальные сети – (Wide Area Network, WAN) сети,

охватывающие различные географические пространства. Обычно их делят по территориальному признаку на региональные и глобальные сети.

Региональные сети или региональные вычислительные сети (РВС), как правило, охватывают административную территорию города, области и т.п., а также производственные и иные объединения, расположенные в нескольких районах города, нескольких городах и т.п.

300

Поэтому их иногда называют сетями MAN (Metropolitan Area Network). Построение таких сетей базируется на объединении ЛВС в централизованную, проводную или смешанную, распределённую информационную сеть. Основные принципы их построения соответствуют принятым для ЛВС и используемым для организации

функционирования разнородных ЛВС в единой корпоративной сети.

К региональным относятся корпоративные сети (сети масштаба предприятия), связывающие между собой ЛВС, охватывающие территорию, как правило, представляющую одно или несколько близко расположенных зданий, входящих в состав этой корпорации (предприятия).

В создаваемой корпоративной информационной системе обычно используют «клиент/серверные» сетевые технологии. Клиенты (пользователи ПК) взаимодействуют через локальные и глобальные сети с различными программными приложениями, работающими на серверах. Корпоративные данные могут храниться в корпоративной или глобальной сети, а также на нескольких серверах ЛВС, входящих в состав корпоративной сети.

Глобальные сети, глобальные вычислительные сети (ГВС) или глобальные информационные сети (ГИС) связывают организации и пользователей, находящихся в различных странах на любых континентах планеты. К ним относится Интернет.

Интернет – глобальная информационная сеть, состоящая из большого количества сетей различного назначения, выполняющих разные задачи. Таким образом, Интернет образует интегрированную информационную сеть (интерсеть) – совокупность расположенных в различных странах взаимосвязанных информационных сетей, называемых подсетями.

Интернет децентрализованная интерсеть. Принцип их построения заключается в организации магистралей (высокоскоростных телефонных, радио, спутниковых и других линий связи) между центральными узловыми станциями, обычно называемыми серверами провайдеров. Существуют также опорные сети, создаваемые различными организациями, как правило, для удовлетворения собственных потребностей. Они бывают международные, государственные, региональные и отраслевые. Некоторые опорные сети для выхода в Интернет выделяют специально оборудованные сетевые узлы с серверами, называемыми хостами (англ. «host» – хозяин), и становятся провайдерами Интернета.

Все основные принципы, используемые в локальных и региональных сетях, в той или иной степени применяются в глобальных сетях. Доступ к информации в Интернете можно получить с помощью различных устройств: компьютера (в том числе карманного – КПК), мобильного телефона, электронной записной книжки и т.п. Функционирование Интернета, состоящего из множества разнородных

301

систем, стало возможным благодаря созданию специальных стандартов, обеспечивающих использование единых для этих систем принципов, процессов и протоколов при работе их в транспортной магистрали Интернета и собственных протоколов – в локальных, региональных, опорных и т.п. сетях.

Сетевые протоколы

Передача и приём сообщений в любых компьютерных сетях осуществляется с помощью специальных протоколов обмена данными, представляющих набор семантических и синтаксических правил, определяющих поведение функциональных блоков в сети.

Протоколом сети называется стандарт на взаимодействие одноименных уровней и процессов взаимодействия между собой; документ, определяющий правила и процедуру совместного взаимодействия систем и ЭВМ. На низком уровне обмен данными между ПК производится методом передачи пакетов сообщений. Протоколы среднего уровня NetBIOS, IPX/SPX, TCP/IP обычно выполняют функции транспортного средства, позволяя компьютерам сети обмениваться данными друг с другом. Протоколы высокого уровня обеспечивают перенаправление файлов и обслуживание файл-серверов методом передачи пакетов сообщений с использованием протоколов среднего уровня.

В Интернет данные пересылаются в пакетах с помощью протокола

IP.

IP-протокол (Internet Protocol) является межсетевым протоколом, обеспечивающим доставку сетевых пакетов с информацией, и межмашинные коммуникации с использованием маршрутной IPадресации, т.е. обмен датаграммами между узлами сети. Он управляет адресацией пакетов, направляя их по разным маршрутам между узлами сети, и позволяет объединять различные сети.

Пакетом называется фрагмент данных, к которому присоединен заголовок с указанием служебной информации о том, куда, на какой ПК этот пакет данных должен быть передан. Правила работы с пакетами данных называются протоколом TCP.

TCP-протокол (Transmission Control Protocol) служит для организации надёжной полнодуплексной связи между конечными пунктами (узлами) обмена информацией в Интернете. Он преобразует сообщения в поток пакетов на передающей стороне и собирает полученные пакеты в сообщения на приёмной стороне. Протокол TCP основан на протоколе IP, поэтому их обычно обозначают вместе – TCP/IP. Эти межсетевые протоколы управляют передачей данных в сети.

Для приёма и отправки сообщений в Интернете используются специальные протоколы POP3 и SMTP. Протокол POP3 (Post Office Protocol, версия 3) позволяет компьютеру пользователя загружать поступающую почту через телефонную сеть, а протокол SMTP (Simple

302

Mail Transport Protocol) используется для отправки почты с ПК пользователя. Протокол POP3 предусматривает обращение почтового клиента (пользователя сети) к почтовому серверу с предложением забрать пришедшие письма, сообщение серверу имени ящика и пароля, загрузку сообщений в почтовый клиент и удаление их из ящика. С помощью SMTP происходит накопление отправляемых писем и обеспечение их получения адресатом.

Для предоставления пользователям возможности выборочно загружать и удалять сообщения из почтового ящика разработан протокол IMAP, поддерживаемый почти всеми современными серверами. Согласно этому протоколу у пользователей есть возможность просмотреть информацию о загруженных сообщениях, узнать их размеры, отправителей и темы, загружать письма по отдельности или удалять ненужные, не затрагивая остальных.

HTTP – гипертекстовый транспортный протокол для связи вебсерверов и веб-клиентов. Предназначен для построения распределённых информационных сетей коллективного пользования, поддерживающих различные типы данных (текст, изображение, аудио- и видеоинформация) и загрузки веб-страниц (файлов). Работает на базе

TCP/IP.

FTP – протокол файлового обмена, используется для пересылки файлов с одного ПК на другой, например, для получения клиентов файлов с FTP-сервера.

Telnet – протокол эмуляции терминала; служит для управления в сети (в т.ч. Интернете) одним ПК с другого. При этом можно не только просматривать файлы другого ПК, но и использовать его программы (теледоступ). Первый может быть клиентом, имеющим доступ ко второму – серверу.

SNMP – протокол используется для управления функционированием служебных компонентов сетей.

Существуют и другие протоколы. Так, в Интернете используется стандарт OSI (Open Systems Interconnection), обеспечивающий взаимосвязь открытых систем для европейских информационных сетей.

Возможность использования общих для локальных и глобальных сетей протоколов стала одной из причин, способствовавших созданию систем, позволяющих организовывать защищённое от несанкционированных пользователей и проникновений взаимодействие ЛВС с Интернетом. При этом учитывалась необходимость предоставления санкционированным пользователям возможности беспрепятственно пользоваться доступными им сервисами такой сети. То есть речь идёт о том, например, что ИР какой-либо организации хранятся на серверах в её сети и доступны санкционированным пользователям внутри организации, а также на любом удалении от неё, где есть возможность подключиться к Интернету (точка входа). Такие сети получили название «Интранет».

303

Интранет

В 1995 году компания Sun Microsystems применила термин «Интранет», в значении корпоративной информационной системы (КИС), использующей Интернет и веб-технологии. Эта технология подразумевает единство для внутреннего пользователя и внешнего потребителя, которым может быть один и тот же человек. Внутренним пользователем он является для своей организации, а внешним потребителем – для сторонней компании. Метод удобен для использования при работе организаций со своими филиалами, а также в различных корпорациях.

Фирма Microsoft определяет Интранет, как систему управления информационными потоками корпорации. И это тоже вполне справедливо.

Пользователи получили возможность сочетать преимущества автономной обработки информации на рабочих местах и индивидуального доступа к общим (внутренним и внешним) ИР организации, а система – название корпоративная сеть или сеть масштаба предприятия (в зависимости от структуры). Подобные сети могут относиться к территориальным.

Важными аспектами, связанными с Интранет, являются единый интерфейс (веб представляет универсальный интерфейс доступа к ИР, в том числе к БД) и, как правило, «клиент–серверная» технология, применяемая при обмене информацией. При этом клиент обычно пользуется программой–браузером. Удобство использования браузеров базируется на их основном свойстве – возможности работы с различными протоколами, и в первую очередь с TCP/IP.

Сформулируем общие свойства Интранет сетей:

●использование веб-технологии;

●применение БД под управлением СУБД;

●применение систем контроля и разграничения доступа;

●использование различного прикладного ПО [58, С. 55].

Рассмотрим веб-технологию при использовании стандартного информационного обмена:

1.Клиент в формате HTML посылает серверу запрос на получение необходимой ему информации, указывая адрес сервера (URL).

2.Получив запрос, сервер определяет, управляет ли он запрашиваемым ИР.

3.Если «Да», то сервер идентифицирует клиента, с целью проверки его прав доступа в этому ИР. Если такие права у клиента есть, то ему направляется запрашиваемый ИР.

4.Если у клиента нет прав доступа к запрашиваемому ИР – сервер направляет сообщение об этом клиенту и не выдаёт ему ИР.

304

5.Запрашиваемый ресурс может не относиться к данному серверу.

Вэтом случае сервер проверяет, не был ли данный ресурс уничтожен или перенесён на другой сервер. Если сервер не находит необходимой информации, то клиенту посылается соответствующее сообщение.

6.Если сервер, к которому обратился клиент, имеет ссылку на место положение данного ИР на другом сервере, то он пересылает запрос клиента этому (другому) серверу.

7.После окончания общения с клиентом, сервер отключается.

Веб-сайт корпорации представляет совокупность всех её ИР (как правило, единый ИР, управляемый ИПС). ИР корпорации обычно являются распределёнными по различным её компьютерам, что особенно характерно для территориально удалённых подразделений организации. В этом случае применяют Интернет, поверх которой организуется так называемая «виртуальная локальная сеть» организации, а внутренние подсети связывают с помощью серверов доступа. Подобный метод работы называют Интранет/Интернет технологией. При этом вполне очевидно, что сотрудники подобной сети могут находиться в любом уголке планеты, из которого они войдут в Интернет.

Взаключение отметим, что важной проблемой для Интранет сетей является обеспечение защиты от несанкционированного проникновения

внеё. Внутри Интранет обычно менее защищён. Основными его пользователями являются работники организации, имеющие права доступа на работу в этой сети. Поэтому выход в Интернет для таких сетей связан с тщательной программно-аппаратной защитой (маршрутизатор, межсетевой фильтр, Прокси (Proxy)-сервер и др.). В Интранет обязательно устанавливаются и контролируются права, а также доступ пользователей к ИР.

Таким образом, корпоративная сеть Интранет представляет размещённые в одной или нескольких БД: внутренние и внешние общедоступные, внутренние для служебного пользования и закрытые ИР.

Перейдём к рассмотрению сетей Интернета, не раз упоминавшихся ранее. Отметим лишь, что с появлением технологий Интранета стало весьма затруднительно провести чёткую границу между ним и Интернетом. Так, например многие частные сети (Интранет) трансформируются во фрагменты глобальной сети (Интернет). С другой стороны, ныне нецелесообразно хранить многие редко используемые программы и данные на собственном ПК потому, что они есть в сети и ими можно воспользоваться. Это обстоятельство позволяет не только более эффективно использовать собственные и виртуальные информационные ресурсы, но и резко сократить затраты на приобретение многих программных продуктов.

Впоследнее время практически все знают о существовании

305

глобальной вычислительной и информационной сети под названием Интернет. Всё больше людей, умеющих работать в ней. Однако далеко не все имеют представление об исторических аспектах её возникновения. Кратко рассмотрим основные этапы этого явления.

Из истории Интернета

В1961 году американскому агентству DARPA (Defense Advanced Research Agency) по заданию Министерства обороны США поручается проектирование экспериментальной сети передачи пакетов для научных исследований. В результате проектирования сеть получила название

«ARPANET» (Advanced Research Projects Agency Network) и

первоначально предназначалась для изучения методов обеспечения надёжной связи между компьютерами различных типов. Одновременно были разработаны протоколы передачи данных в этой сети: TCP/IP.

Эксперимент с ARPANET оказался весьма успешным и в 1975 году «ARPANET» превратилось из экспериментальной в рабочую сеть. Администрирование сети осуществляло агентство DCA (Defense Communication Agency, ныне – Defense Information Systems Agency, DISA).

Развитие ARPANET продолжалось, протоколы TCP/IP развивались

исовершенствовались. Первый стандарт для протоколов TCP/IP,

вошедший в Military Standards (MIL STD) появился в 1983 году. Это был стандарт военного ведомства. Все, работающие в сети, переходили на использование этих протоколов. В это время DARPA предложила фирме

Berkley Software Design внедрить протоколы TCP/IP в Berkley (BSD) UNIX, с чего начался союз TCP/IP и UNIX.

Спустя некоторое время TCP/IP был адаптирован в общедоступный стандарт, и термин Интернет вошёл во всеобщее употребление.

В1983 году из ARPANET выделилась сеть министерства обороны США «MILNET», относящаяся к Defense Data Network (DDN). Термин Интернет стал использоваться для обозначения единой сети: «MILNET»

плюс «ARPANET».

В1984 году к «ARPANET» подключился Национальный научный фонд США (National Science Foundation, NSF), а в 1986 году на основе использования каналов телефонной связи была образована сеть

«NFSNET» (National Science Foundation Network), объединившая учёных

иуниверситеты США.

В1987 году эта сеть была преобразована в «NFSNET Backbone» (базовая часть). Она объединила цифровыми быстродействующими каналами (1,45 Mbps) 13 территориальных центров. В 1990 году проект, основанный на идее независимых сетей, стал называться Интернет (англ. «Internet»). Скорость передачи данных в нём достигает 45 Mbps (Мегабит в секунду). В 1991 году «ARPANET» прекратила свое

306

существование, а созданная в её рамках сеть Интернет существует и объединяет множество сетей во всем мире.

ВРоссии в начале 1980-х годов Институт атомной энергии им. И.В. Курчатова (ИАЭ) стал первой организацией, получившей доступ к Интернету. В 1989 году для разработки ПО и построения локальных компьютерных сетей создаётся компания ДЕМОС. В 1990 году начала функционировать сеть пользователей UNIX, получившая название «РЕЛКОМ». Она обеспечивала связь между ИАЭ и ДЕМОС и подключение к европейской сети пользователей UNIX – EUnet.

Практически любая компьютерная сеть, обеспечивающая взаимодействие с другими компьютерными сетями в мире по протоколу TCP/IP, – является частью (фрагментом или сегментом) Интернета.

Работу Интернета не контролируют ни правительства, ни какиелибо организации потому, что она недаром называется «сетью сетей» и никому конкретно не принадлежит. То есть в Интернет входит множество самых разных компьютерных сетей, построенных в разных странах, разными организациями, на различных правах и т.п. Каждая из них управляется и контролируется, но организовать подобные виды работ в единой сети практически невозможно.

Внашей стране существует и успешно работает несколько региональных компьютерных сетей. Можно назвать такие сети, как

Relcom, Sprint, Glasnet, Rosnet и другие.

Выбор той или иной сети зависит от ряда причин: близости узла связи, сроков появления услуг в конкретном населенном пункте, качеством обслуживания, стоимостью услуг, даже знакомством со специалистами данной организации. Различаются и услуги, оказываемые этими сетями. В большинстве сетей организован обмен информацией с другими компьютерными сетями по протоколу TCP/IP. Как упоминалось ранее, такие сети становятся частью Интернета.

Глобальная сеть Интернет – единое информационное пространство и средство коммуникации

С одной стороны Интернет – огромная (глобальная) международная транспортная информационная магистраль, позволяющая осуществлять обмен разнообразными данным практически из любой точки планеты. С другой стороны, – Интернет представляет огромное хранилище распределённой информации, различных форматов

ивидов, к которым относятся:

●Web-страницы,

●электронные библиотеки,

●виртуальные музеи,

●каталоги по продуктам и услугам,

●открытая правительственная информация,

●научно-исследовательские публикации,

307

●документы различных сервисов Интернета: FTP, Usenet и электронной почты, телеконференций и др.,

●коммерческая, правовая, финансовая, образовательная и другая информация.

Количественно динамичный Интернет (серверы, хосты, сайты, порталы и ЭИР) можно оценивать весьма приблизительно. По некоторым оценкам, в настоящее время Веб содержит сотни миллионов страниц и каждые четыре месяца этот объём удваивается; по другим оценкам Интернет ежеминутно меняет свои параметры. Чтобы обеспечить пользователям доступ к всё возрастающим огромным объёмам неструктурированной информации в Интернете создаются поисковые системы.

Одной из основных проблем использования Интернета – эффективный поиск информации. Так как объём информации в Интернете возрастает экспоненциально, актуальность этой проблемы также постоянно растёт. Подробно проблемы поиска в Интернете рассматриваются в Теме 18.

Для работы в Интернете сервера, хосты, сайты и порталы имеют собственные адреса, аналогично почтовому адресу проживания пользователя. Адрес необходим пользователю как для проведения поиска ИР в Интернете, так и обмена различными сообщениями с другими пользователями. В Интернете уникальные адреса формируются с помощью доменной системы.

Доменная система имен и адресация в Интернете

Пользователи Интернета и расположенные в сети серверы, сайты, информационные системы, порталы и т.п. обладают уникальными адресами, называемыми URL (Uniform Resource Locator –

универсальный механизм указания местонахождения ресурсов или объектов сети; унифицированный указатель ресурсов). Он позволяет определить тип протокола транспортировки, имя машины (hosta), к которой нужно добраться, и имя объекта (ресурса) на этом хосте.

Идентификация пользователей осуществляется использованием метода адресации доменов. При этом различают принципы организации адресов сайтов (хостов, и других главных машин) и адресов пользователей.

URL-адрес состоит из трёх частей:

1.описывает транспортный протокол, используемый при пересылке данных (http, ftp);

2.доменное имя сервера в сети Интернета (компьютера, на котором находятся нужные ИР);

3.путь к конкретному (искомому) файлу.

Например, адрес http://www.rambler.ru/sports/index.html

308

представляется в виде трёх частей следующим образом:

http:// www.rambler.ru/ sports/index.html

При вводе адреса в командную строку браузера с клавиатуры, первую часть можно не вводить, так как браузер определит её сам автоматически.

Адрес сервера состоит из доменного имени, которое может иметь несколько уровней, считающихся по порядку справа налево и отделяющихся друг от друга точкой. Первый (верхний) доменный уровень называют зоной. Он обозначает код страны (географический домен) или профиль организации (организационный домен). Например, варианты географических доменов: «RU» означает «RUssia», «US» – «USA», «UK» – «United Kingdom», «CA» – «Canada» и варианты организационных доменов: «COM» – «COMmercial» (коммерческая

«ORGanization» (некоммерческие организации), «EDU» – «EDUcation» (образовательное учреждение) и др.

Второй уровень используется для указания аббревиатуры организации, например, «Microsoft», «Sony», «Runet», «MGU» –

Московский государственный университет и т.д. Третьего уровня может не быть или его применяют с целью обозначения подразделения (отдел, группа, факультет, филиал и др.), а также полного или сокращенного собственного имени абонента (фамилия, имя или инициалы, аббревиатура и т.п.). Примеры доменных имён названных организаций: mgu.ru, phis.mgu.ru, andrey.mgu.ru, microsoft.com и др.

Адрес абонента характеризуется одним или несколькими уровнями, отделяемыми от адреса сервера значком «@». Например, oleg@mgu.ru, Oleg_S@mgu.ru, ivanov@phis.mgu.ru, postmaster@msuc.misa.ac.ru и др. Данные адреса являются адресами электронной почты пользователей (абонентов). Как видно, пробелы между символами в адресах не ставятся.

Кроме подобной адресации существуют и цифровые IP-адреса (raw IP address), формируемые на основе системы доменных имен (Domain Name System, DNS) для преобразования условных адресов в их внутреннее представление. Они состоят из четырёх групп 3-разрядных цифр, отделяемых друг от друга точками. Например, DNS-адрес «www. microsoft.com» соответствует IP-адресу «100.3.4.200».

Эти адреса используются программами связи для автоматического определения мест доставки информации. Отметим, что пользователю удобны «именные» буквенно-цифровые адреса, а компьютерным программам – цифровые. Для преобразования первых во вторые и обратно существует специальная служба, называемая службой имен доменов (DSN), автоматически транслирующая адреса доменов в адреса

309

IP и обратно. Это касается хостов. Для пользователей используются обычно доменные адреса.

Как упоминалось ранее, в Интернет нет единого руководства. Вопросами регистрации адресов серверов и пользователей занимаются, как правило, национальные агентства (в России – РосНИИРОС) или службы, старающиеся корреспондироваться, а также пытающиеся разрабатывать некоторые рекомендации по использованию систем адресации, сетевых форматов и др.

Пользователи к Интернету подключаются через провайдеров. Для этого им необходимо иметь ПК, модем и определиться с методом соединения. В любом случае для взаимодействия компьютера пользователя с провайдером используются модемы, поэтому рассмотрим основные принципы их работы.

Принципы работы модемов

Основные сведения о модемах представлены в разделе «Технические средства передачи информации в сетях» теме 14. Здесь же рассматривается работа модемов в компьютерной информационной сети. Для обмена информацией между компьютерами формируется линия (проводная или беспроводная, временная или постоянная и т.п.), к обеим концам которой подключаются модемы, а к ним – компьютеры.

В процессе работы в линии модемы обмениваются между собой различными сигналами, характеризующими состояние линии, процесс передачи информации и т.п. Эти состояния фиксируются (отмечаются) внешним модемом с помощью световых индикаторов, расположенных на его передней панели. Внутренние и встроенные модемы с помощью специального ПО могут аналогичным образом отображать эти состояния на экране ПК. Загорание индикаторов означает, что:

•MR (Modem Ready) – модем включён в электросеть;

•OH (Off Hook) – модем занял линию, т.е. абонент «поднял трубку»;

•AA (Auto Answer) – модем автоматически отвечает на любой звонок телефона. Индикатор мерцает при обнаружении модемом звонка на линии;

•CD (Carrier Detect) – модем определил другой модем в линии. Лампочка горит на протяжении всего сеанса связи;

•TR (Terminal Ready) – модем обнаружил поступивший в него сигнал DTR (Data Terminal Ready), передаваемый коммуникационной программой;

•HS (High Speed) – модем работает с максимально возможной скоростью (красный цвет – 1200 бит/с, зелёный – 2400 бит/с, оранжевый

–9600 бит/с и другие цвета);

•RD (Recive Date) – осуществляется приём компьютером данных из своего модема. При этом лампочка мигает;

310

•SD (Send Date) – компьютер передаёт данные в модем. При этом лампочка мигает;

•DC (Data Compression) – осуществляется выполнение процедуры сжатия данных;

•EC (Error Control) – производится выполнение процедуры контроля ошибок и другие.

Важной функцией модема считается его способность распознавать сигналы АТС: BUSY («занято»), RINGING («свободно») и RING («вызов»). Если этого не происходит, то при дозвоне к провайдеру непроизводительно тратится время и пользователю необходимо находиться у ПК для перенабора номера.

Длительность передачи одного бита определяется скоростью передачи информации модемом. Для передачи и приёма данных полоса рабочих частот делится на две части. По одной (как правило, нижней) данные передаются, а по другой – верхней – принимаются. При использовании модемами фиксированного времени переключения частоты передачи данных образуемый ими канал связи называется асинхронным. В этом случае не применяется тактовый генератор, а для учёта искажений длительности импульсов к каждым 8-ми битам информации добавляется специальный старт-стопный бит (состояние «единица»), используемый для разделения байтов на принимающем модеме. При этом снижается скорость передачи, но такой метод не требует дорогостоящего оборудования.

Режим работы модема с тактовым генератором называется синхронной передачей данных. В нём применяется синхронизация каждого бита данных по времени, и старт-стопные биты не нужны. С каждым тактовым импульсом генератора передаётся один бит. При этом осуществляется более быстрая и безошибочная передача данных. Однако организовать автоматический набор номера в этом случае крайне сложно. Кроме того, сигналы, автоматически направляемые по коммутируемым линиям в другие каналы связи, нарушают синхронизацию модемов. Поэтому такие модемы обычно используются на выделенных линиях.

В сетях кабельного телевидения применяются специальные асимметричные и симметричные кабельные модемы. Они располагаются между кабельной сетью и компьютером и выполняют более широкие функции (телестанции, моста, маршрутизатора, сетевого адаптера и даже концентратора Ethernet), чем обычный модем, подключаемый к телефонной линии. Принимаемая им информация (downsrtream) модулируется частотой 6 МГц (стандартной для телевизионных сигналов), на которую накладывается несущая частота в диапазоне 42– 750 МГц, что позволяет без помех принимать одновременно телепередачи и данные по сети Интернет. Скорость таких модемов передачи от 10 до 36 Мбит/с. Обратный сигнал (от модема к станции,

311

англ. «upstream») передавать сложнее, так как этот процесс осуществляется на частотах в диапазоне 5–40 МГц. Плохое соединение коаксиальных кабелей, неподключённая антенна, радиошумы и радиопередачи будут мешать передаче такого сигнала. В этом случае обратный сигнал может быть передан по телефонному кабелю или

ISDN.

Существуют также спутниковые модемы, в которых цифровой сигнал преобразуется в модулированный радиосигнал на промежуточной частоте 70±18 или 140±36 МГц.

В любом случае приобретать следует модемы, которые имеют сертификат Министерства связи и транспорта РФ.

Передача и преобразование данных в модемах выполняются в соответствии с принятыми протоколами физического и канального уровня.

Протоколы физического уровня (протокол передачи данных)

определяют в телекоммуникационных технологиях: способ модуляции, направленность передачи (дуплекс, полудуплекс, симплекс), тип канала (выделенный или коммутируемый) и представляют совокупность правил, регламентирующих формат данных и процедуры их передачи в канале связи.

Основные протоколы: V.21, V.22, V.22 bis, v.32 bis, V.34, V.34 bis, V.42, V.42 bis, V.90, V.92.

Первый из названных, использовался в простых модемах со скоростью передачи 300 бит/с. Современные протоколы V.42 и V.42 bis с коррекцией ошибок и преобразованием режимов асинхронный/синхронный (20% выигрыш от синхронного преобразования) использует метод компрессии, обеспечивающий 50% сжатие текстовых файлов. В результате эффективность увеличивается на 60%. V.42 осуществляет тестирование каналов связи для оптимизации режимов работы модемов, защиту от ошибок, а V.42 bis – и способы сжатия данных. Они обеспечивают скорость передачи данных до 56000 бит/с, при этом начальное соединение (как практически у вех подобных модемов) осуществляется на минимальной скорости 300 бит/с. Затем, при идентификации модема, на обоих концах канала связи выбирается эффективная скорость передачи данных.

Протокол V.90 предназначен для высокоскоростной несимметричной связи: скорость к абоненту 28800–336000, а от абонента – до 31200 bps. В подавляющем большинстве случаев они устраивают пользователей, работающих на коммутируемых телефонных линиях связи, предоставляя им выигрыш в скорости.

Протокол V.92 принят в 2000 году и аналогичен протоколу V.90. При этом максимальная скорость передачи данных от пользователя к провайдеру составляет 48000 бит/с.; АТС должна быть связана с провайдером цифровым каналом, а исходящий поток составляет 28800– 48000 бит/с (соответствующая функция называется «PCM Upstream»),

312