Устройства коммуникаций и сети

Компьютерные сети различаются в зависимости от масштаба и бывают локальными, корпоративными, региональными и глобальными.

Локальная сеть представляет собой соединение нескольких ПК с помощью соответствующего аппаратного и программного обеспечения. Такие ПК называются рабочими станциями. Компьютер, предоставляющий свои ресурсы, называется сервером, а компьютер, пользующийся доступом к совместным ресурсам –клиентом. Все рабочие станции сети могут использовать совместно имеющиеся ресурсы с помощью сетевых карт. Сетевая карта применяется для связи одного ПК с другими, находящимися в сети.

Локальные сети бывают одноранговыми (каждый ПК равноправен) и с выделенным сервером. Сервер может использоваться как файл-сервер (на нём хранится большинство программ, а обработка происходит на ПК) и клиент-сервер (ПК получает результаты запроса). Локальные вычислительные сети (ЛВС) обслуживают учреждения, фирмы, здания, так как могут объединять от двух абонентов до нескольких сотен.

Совокупность всех взаимосвязанных локальных сетей предприятия составляет корпоративную сеть. Региональная сеть охватывает территорию любого региона (округа, района, страны). Глобальная сеть связывает целые континенты.

Модем представляет собой устройство передачи информации через телефонные линии и сети. Существуют внешние и внутренние модемы. Важной характеристикой для модема является скорость передачи данных.

При использовании модема и специальной системы кодирования достижима значительная производительность. Однако, даже современные телефонные станции, применяющие концентраторы, ограничивают скорость передачи величиной 33,6 Кбит/с. Скорость, указанная на модеме, соответствует работе именно в идеальных условиях. Среди характеристик, применимым к модемам, можно отметить: модуляционную скорость, метод модуляции, обеспечение симметричного дуплекса, поддерживаемые протоколы передачи файлов, методы коррекции ошибок.

Факс-модемы осуществляют, кроме передачи данных, приём и передачу факс-сообщений, работают как АОНы и электронные секретари. Удобство факс-модемов привело к тому, что они полностью заменили собой модемы.

Стандартов для факс-модемов существует много. Для пользователя имеет значение лишь качество и технологический уровень модема, предоставляемые лидерами индустрии: компаниями ZyXEL, U.S. Robotics, GVC, Multitech и другими. На российском рынке факс-модемов 75% занимает продукция ZyXEL и U.S. Robotics.

В Internet применяется набор протоколов TCP/IP. Кроме того, эти протоколы применяются в корпоративных сетях для их объединения и организации стандарта при передаче информации. Последнее время протокол TCP/IP используется как базовый протокол для построения Intranet-сетей.

Intranet – это закрытая сеть предприятия, использующая технологии глобальной сети Internet. Эти технологии обеспечивают работу пользователей сети Intranet и руководителей предприятия. Два стандарта Европейской физической лаборатории CERN: стандарт формата файлов HTML (HyperText Mark-up Language – язык гипертекстовый, язык меток) и стандарт передачи файлов в этом формате HTTP (HyperText Transfer Protocol – протокол передачи гипертекста) – формируют новое представление о доступе к информации. На клиентском месте достаточно иметь клиентскую программу просмотра – браузер, которая переводит HTML-файлы в видимое изображение. Доступ к информации обеспечивается стандартными программами просмотра – браузерами (Netscape Navigator, Internet Explorer). Внутренняя Web-сеть создает целостную, но одновременно распределенную структуру организации. Простые методы доступа к информации способствуют увеличению эффективности различных сфер деятельности предприятия. Разработчики программного обеспечения, руководители любого уровня, сотрудники бухгалтерии, планового, финансового и других отделов могут эффективно работать в Intranet-сети. Для реализации внутренней Web-сети необходимо: связать компьютеры в сеть TCP/IP; на одном из серверов Intranet создать Web-сервер; разместить на Web-сервере необходимые документы; установить на каждый клиентский компьютер программу просмотра (Web-браузер) [165].

Internet–это мировая глобальная сеть, которая состоит из множества компьютеров по всему миру. Название слова Internet расшифровывается как – «Inter» – взаимодействие, «Net» – компьютерная сеть.

Сегодня Интернет едва ли не самая популярная информационная система. Благодаря появлению технологии World Wide Web, повлекшей за собой практически неограниченный доступ к ресурсам Internet, глобальная сеть разрастается подобно снежному кому. По данным американских экспертов, Internet состоит из 828 тысяч доменов, а ее услугами ежедневно пользуются более 100 млн человек. Годовой рост числа доменов в десятках стран мира превысил 100%. В России, по данным центра РОЦИТ, насчитывается около 3 тысяч Web-cepверов, 500 тыс. пользователей электронной почты и 50 тысяч пользователей, работающих в режиме постоянных IP-соединений. Более половины из них имеют доступ в Internet со своего рабочего места.

Интернет как социальное явление представляет собой сегодня глобальное средство коммуникаций, обеспечивающее обмен текстовой, графической, аудио- и видеоинформацией и доступ к онлайновым службам без территориальных или национальных границ. Понадобилось менее 5 лет, чтобы число пользователей Internet в США достигло 50 млн (для сравнения: радио для этого понадобилось 38 лет, телевидению – 13 лет, кабельному ТВ – 10 лет). По данным агентства WW Internet Market Servey, уже сегодня среди организаций США, подключенных к Internet, 53% используют его для создания и поддержки собственного Web-сайта, а 6% – как средство для электронной коммерции. Причем ожидается, что только в ближайшие полгода эти показатели увеличатся еще на 20 и 8% соответственно. По данным Общества немецких журнальных издательств (Verband Deutscher Zeitsch-riftenverleger), менее чем за год ежемесячное число сеансов работы в Сети выросло в 1997 г.с 1,4 млн. в феврале до 18,4 млн. в декабре. В свою очередь, затраты компаний на онлайновую рекламу за год учетверились – с 6 до 24 млн немецких марок. Руководитель G+J EMS Андреас Шмидт (Andreas Schmidt), в частности, прогнозирует, что к 2000 г. оборот рынка онлайновой рекламы вырастет до 350 млн марок [109;43].

При работе в Интернете следует соблюдать повышенную бдительность: держать в секрете и менять пароль для подключения к серверу провайдера, быть осторожным с запуском программ, они могут представлять опасность для информации, хранящейся на компьютере пользователя, проверять полученные файлы на наличие вирусов, не посылать конфиденциальную информацию, так как она может быть прочитана практически кем угодно. Более подробно меры безопасности при работе в Интернет рассмотрены в параграфе «Функции защиты информации в браузерах».

Организации, предоставляющие пользователям услуги по доступу в Internet, имеют статус провайдера Internet (Internet Service Provider – Поставщики услуг Internet). Провайдеры Internet обычно располагают высокоскоростными каналами связи с региональной точкой входа в сеть. Стандартными услугами являются [165]:

• разные типы подключения (сеансовое соединение dial-up, прямое подключение direct Internet connection);

• тип IP-адреса (статический (постоянный) и динамический IP-адрес (на время подключения));

• разные уровни поддержки и предоставления сервиса (различные службы и сервисы: почтовая служба, служба обмена файлами FTP, служба поддержки телеконференций и т.д.).

Конечные пользователи получают доступ в Internet через компьютер провайдера Internet. При подключении локальной сети с маршрутизацией, локальная офисная сеть полностью становится частью Internet. Провайдер выделяет диапазон IP-адресов, которые присваиваются компьютерам. Эти адреса непосредственно принадлежат адресному пространству Internet, и любой компьютер с реальным адресом становится полноправной машиной в Internet. Маршрутизатор просто перенаправляет пакеты между каналом до провайдера и локальной сетью. При всем удобстве подобная организация подключения имеет некоторые сложности. Во-первых, адреса являются ценным ресурсом в Internet и провайдеры выдают их весьма экономно и за дополнительную плату. Во-вторых, то, что все машины становятся непосредственно доступными из Internet, повышает риск воздействия на них хакеров. Этот риск можно существенно снизить, включив фильтрацию IP-пакетов: большинство аппаратных и программных маршрутизаторов имеют возможность задания произвольных фильтров [197;67].

Для подключения офисной сети к Internet необходимо: организовать канал между офисом и провайдером, подключить локальную сеть к каналу и установить сервер для предоставления Internet-сервиса. Канал можно организовать по обычной телефонной линии с помощью модема. Простейший вариант – постоянное подключение по коммутируемой телефонной линии. Более сложный вариант установка соединения при необходимости. Это соединение будет поддерживаться, пока идет обмен пакетами с Internet и какое-то время после его прекращения. Плюсы подключения по обычным коммутируемым телефонным линиям очевидны, –требуется только модем, но пропускная способность ограничена скоростью телефонных модемов и качеством линии. Разновидностью подключения по коммутируемым линиям можно считать ISDN, который был разработан для замены обычного аналогового телефона цифровым, умеющим кроме голосовой передавать и другую информацию. При подключении через ISDN скорость достигнет 128 Кбит/с, но эти линии дороже, чем телефонные. Выделенные линии можно разделить на три категории – телефонные, физические и цифровые.

Выделенные телефонные линии – просто телефонные линии с заранее установленным соединением, по ним работают обычные телефонные модемы, эти линии также проходят через обычное телефонное оборудование. Отличие заключается в том, что для соединения не надо набирать номер, соединение устанавливается телефонным оператором раз и навсегда. Пропускная способность этих линий также ограничена скоростью телефонных модемов.

Физические выделенные линии представляют собой просто пару или несколько пар проводов между клиентом и провайдером. В такой выделенной линии скорость передачи ограничена только ее физическими свойствами и специальным модемом Short Range Modems со скоростью работы от 19,2 Кбит/с до 2 Мбит/с. Чаще всего пока применяют SRM на 64 и 128 Кбит/с. Для SRM на 64-128 Кбит/с максимальная дальность выделенной линии составляет 5-7 км. Более совершенны цифровые линии. При выделении цифровых каналов цены существенно выше, чем на физические выделенные линии, и в Москве обычно составляют 300-700 USD в месяц за канал 64 Кбит/с. Для доступа в Internet в ряде случаев применяется радиоканал, он обычно обеспечивается с помощью радиомодемов и радиопостов, работающих в диапазоне от сотен мегагерц до единиц гигагерц. Пропускная способность устройств радиодоступа также варьируется между 64 Кбит и 2 Мбит/с при дальности работы от сотен метров до десятков километров и стоимости устройств для организации радиодоступа до 7000 USD [197;66].

Потребителями услуг выделенных цифровых линий являются: корпоративные пользователи (банки и торгово-финансовые компании, бизнес-центры, промышленные предприятия, административные органы управления, телекоммуникационные компании-операторы, провайдеры информационных услуг), крупные и средние фирмы, имеющие один или два офиса.

При использовании современных технологий связи можно столкнуться с проблемой, так называемой, «последней мили». Эта проблема заключается в наличии свободной линии'между пользователем и оператором. Если все существующие линии используются и не могут быть задействованы под выделенные цифровые каналы, можно, во-первых, проложить оптоволокно по воздуху, во-вторых воспользоваться радиоканалом или, в третьих, применить надтональный модем, позволяющий передавать цифровые данные одновременно с речью.

Одной из самых передовых технологий передачи данных по сетям является HIPPI-6400 – это стандарт ANSI (American National Standards Institute) для сетей с гигабайтными скоростями передачи данных. HIPPI-6400 предназначен для высокопроизводительных компьютеров и устройств хранения информации, а также систем, требующих очень высокой пропускной способности каналов связи и предельно малого времени задержки сигнала. Технология HIPPI (High Performance Parallel Interface) no производительности в шесть раз превосходит Gigabit Ethernet и Fibre Channel, а это коренным образом меняет саму концепцию ЛВС. Технология позволит объединить различные компьютеры, серверы и устройства хранения информации в единый кластер, способный выполнять функции суперкомпьютера с массово-параллельной архитектурой. HIPPI-6400 сможет сгладить различия между ЛВС, устройствами ввода-вывода и хранения информации, даже скоростями передачи данных между шинами и задними панелями внутри компьютеров. В начале 1999 г. порты HIPPI-6400 стали стандартными для многих систем компании Hewlett-Packard и корпорации Compaq. Все эти продукты позволяют создать архитектуру, которая резко повышает пропускную способность Интернет. Создателям магистральных каналов для больших корпоративных ЛВС новый стандарт предоставляет неблокируемые коммутаторы, производительность которых эквивалентна 25 Гб/с. В 1997 г. фирма Silicon Graphics создала микросхему управления доступом к среде SuperHIPPI (SUMAC - SuperHIPPI Media Access Control).

Стандарт обеспечивает дуплексную передачу информации со скоростью 6,4 Гбит/с на расстояние до 50 м по медному кабелю и до 1 км по волоконно-оптической линии. В 1999 г. пропускная способность удвоилась до 12,8 Гбит/с. В 2000 г., как ожидается, скорость передачи данных достигнет 25,6 Гбит/с, что в 25 раз превосходит возможности Gigabit Ethernet. Протокол SCI (Scalable Coherent Interconnect) обеспечивает скорость передачи до 4 Гбит/с [181].

Рассмотрим наиболее распространенные современные технологии, обеспечивающие доставку информации: каналы ISDN, IP-пакеты, ячейки ATM и контейнеры SDH [74]. Какими путями будут развиваться интегрированные мультисервисные системы?

Коммутация каналов представляет сегодня систему сигнализации межстанционной связи по альтернативным путям через электронные коммутаторы. Для каждого соединения временно проводится закрепление части оборудования АТС, а также ресурсов цифрового потока. Необходимость четкого определения маршрута передачи информации приводит к созданию «виртуального соединения». При этом данные формируются в «конверт» (ячейку), который содержит адрес получателя.

Традиционно считается, что первой интегрированной технологией передачи данных и речи являегся ISDN. Данная технология представляет собой один из вариантов абонентского доступа как к традиционным телефонным, так и к пакетным сетям с коммутацией каналов. Суть технологии ISDN состоит в доведении цифрового канала до абонента по специальной линии DSL. Стандартными являются интерфейсы BRI (2 В-канала 64 Кбит/с и D-канал сигнализации) и PRI (30 В-каналов и D-канал). Сигнал передается на расстояние до 5,5 км с установкой на сетевое окончание до 8 устройств (компьютера, телефона, факса). Недостатком технологии является относительно низкая скорость абонентского доступа. Несмотря на устаревание технологии ISDN, в России наблюдается рост числа ее абонентов. ISDN уступает более чем на порядок конкурирующей технологии ADSL в ширине полосы пропускания данных.

Технология ATM обеспечивает передачу различных видов трафиков с гарантией качества за счет ширины полосы пропускания и сервисных возможностей. ATM представляет собой основу для создания мультисервисных сетей, то есть телекоммуникационную структуру, предоставляющую различные услуги связи. Часто ATM используется для создания корпоративных опорных сетей. Штаб-квартире корпорации требуется передавать различную информацию филиалам, расположенным как внутри страны, так и за рубежом. Однако, передача данных осложняется из-за несовместимости сетей различных операторов. Наличие «узких» мест на пути следования информации приводит к снижению качества услуги.

Применение технологии ATM позволяет частично избежать данных проблем благодаря встроенному механизму автоматического установления каналов между вызывающей станцией и стацией абонента (использование системы адресов устройств ATM и протоколов сигнализации). Таким образом, возможности коммутации каналов сети ATM соответствуют возможностям цифровых телефонных сетей ISDN. Скорость передачи данных по технологии ATM может достигать 622 Мбит/с. Технология синхронной цифровой иерархии – SDH быстро развивается и имеет несколько уровней. Уровень STM-1 имеет возможность передавать данные на скорости 155 Мбит/с, STM-4 – на скорости 622 Мбит/с, STM-16 – 2,5 Гбит/с, STM-64 – 10 Гбит/с. Следует отметить преобладание данной технологии на транспортных магистральных сетях передачи информации.

Протокол IP в последнее время получил широкое распространение в сетях передачи данных и в интегрированных сетях. Одной из причин такого процесса является обеспечение высокого качества передачи видео- и голосовой информации. Поддержанию качества служит использование технологий многопротокольной коммутации с применением меток и протокола резервирования ресурсов. Передача пакетов IP может происходить в контейнерах SDH. Среди преимуществ технологии IP: протокол конечного пользователя, отсутствие промежуточных протоколов, возможность высокой скорости передачи данных.

Развитием IP-сетей служит обогащение технологии функциями телефонии. При этом применяются технические решения, комплекс аппаратно-программных средств, обеспечивающий качественную передачу голоса по маршрутизируемым или коммутируемым IP-сетям передачи данных.

Основной проблемой отечественных участников рынка сетей является дисбаланс структуры применяемых АТС: на 20% цифровых приходится 80% устаревших аналоговых АТС, то есть координатных или декадно-шаговых. Отчасти, решением данной проблемы может послужить развитие технологии абонентского цифрового доступа xDSL, которая позволяет создавать доступ к современным услугам связи по имеющимся медным шлейфам с высокой скоростью. Кроме того, распространены цифровые АТС, не допускающие возможность комплектации пакетными шлюзами для формирования мультисервисных пакетных сетей.

Третьей проблемой является низкий уровень платежеспособного спроса на современные услуги связи. Из рассмотрения различных технологий интегрированных цифровых сетей можно сделать общий вывод – данная сфера является крайне неоднородной и конкуренция эволюционирующих стандартов безопасности и надежности связи будет продолжаться. Российские пользователи и корпоративные клиенты будут пользоваться услугами цифровой связи ISDN, мультисервисными корпоративными сетями, основанными на IP или ATM.

Многие фирмы при необходимости модернизации сетей сталкиваются с выбором между ATM и Gigabit Ethernet. По данным специалистов Yankee Group, 622 Мбит/с порт ATM обходится в среднем в 8995 USD, а коммутируемый порт Gigabit Ethernet, как уже отмечалось, около 2500 USD. По прогнозам Dataquest, к 2000 г. порт Gigabit Ethernet будет стоить дороже порта ATM, но у него пропускная способность повыше. Впрочем, это различие в производительности – 1 Гбит/с для Gigabit Ethernet против 622 Мбит/с для ATM (в дуплексном режиме та и другая цифры удваиваются) – во многих случаях лишь пустой звук. Современные серверы не способны полностью загрузить ни тот, ни другой канал, если это не единственная возложенная на них задача. Для тех, кто решится на развертывание обеих технологий, в ближайшее время будут выпущены средства перехода с Gigabit Ethernet на ATM, аналогичные тем, что предлагаются для перехода на ATM с 10/100 Мбит/с Ethernet. Если необходимо смешивать данные различных типов и нужна масштабируемая сеть с далеко разнесенными узлами, выбор лучше всего остановить на ATM. Хотя Gigabit Ethernet обойдется дешевле и окажется проще при администрировании сетей, предназначенных для передачи в первую очередь обычных цифровых данных [П6;44].