Перед тем как погрузиться в подробное изучение Windows xp professional, давайте познакомимся с общими концепциями построения сетей и соответствующей терминологией

Вид материала

Документы

Содержание Биты и байты Представление данных в компьютере Двоичные сообщения состоят из битов Что такое байты Компьютерные слова Архитектура компьютера Сетевые устройства Модель взаимодействия открытых систем Семиуровневый стек Реализация OSI Сетевые технологии Архитектура Ethernet Гигабитный Ethernet 10-гигабитный Ethernet Token Ring Беспроводная связь Технологии глобальной сетевой связи Технологии удаленного доступа Кабельные модемы и спутниковая связь Транк-технологии глобальной связи ... Полное содержание

Подобный материал:

• Microsoft Windows xp professional Учебное пособие Введение Введение, 550.08kb.
• Курс предназначен для системных администраторов, учителей информатики, студентов. Необходимая, 168.59kb.
• Рабочей программы учебной дисциплины б3+ Администрирование компьютерных сетей Уровень, 72.29kb.
• Курс предназначен для системных администраторов, учителей информатики Необходимая подготовка, 132.1kb.
• Базовый курс по Microsoft® Windows® xp professional с пакетом обновления 2 (SP2), 649.91kb.
• Конвертация Windows xp professional в Windows xp home, 42.73kb.
• На сегодня в большинстве организаций в качестве операционных систем для рабочих станций, 298.56kb.
• Установка ос, 420.5kb.
• Ms windows 7 Professional, 35.41kb.
• Тема сочинения: «Мой любимый урок» Семенчина Елена Егоровна, математика, 96.78kb.

Перед тем как погрузиться в подробное изучение Windows XP Professional, давайте познакомимся с общими концепциями построения сетей и соответствующей терминологией. Знание этих базовых положений пригодится нам при рассмотрении более сложных вопросов. В лекции приведен обзор концепций сетевой работы, включая общие понятия о том, как компьютер обрабатывает данные и как это используется при организации сетевого взаимодействия. Дополнительно рассказывается о семиуровневой модели взаимодействия открытых систем (Open Systems Interconnect, OSI), о сетевых протоколах, с которыми вы встретитесь при работе с Windows XP Professional, о сетях Ethernet и гигабитный Ethernet и беспроводном оборудовании. Завершит лекцию обзор технологий глобальных сетей (Wide Area Network, WAN).

Если вы хорошо разбираетесь в организации сетей, то можете пропустить эту лекцию.

Биты и байты

Перед тем как приступить к изучению сетей и их организации, давайте разберемся в технологии работы компьютера. Это важно, поскольку способы обработки информации внутри машины действительны и для сетевых технологий. В этом разделе мы рассмотрим, как компьютеры обмениваются данными.

Представление данных в компьютере

Для большинства пользователей является загадкой, что же происходит в "том углу", где находится сервер и концентратор. Некоторые настолько запутались в работе своего компьютера, что им нет никакого дела до сервера и до того, что "эти компьютерщики" с ним делают. На самом же деле серверы, как и другое сетевое оборудование, - это просто компьютеры. Основное различие между рабочей станцией, сервером и маршрутизатором состоит в их конфигурации.

У сетевых устройств, в отличие от обычных компьютеров, нет мониторов и дисководов. Так происходит потому, что они выполняют одну-единственную функцию - передают трафик. Им не нужно хранить информацию или выводить ее на дисплей. Сетевые устройства, как и персональные компьютеры, имеют центральный процессор, память и операционную систему.

Двоичные сообщения состоят из битов

Для обмена данными компьютеры, образующие сеть, должны передавать друг другу электрические сигналы при помощи различных аппаратных средств (о которых мы поговорим позже). Эти сигналы проходят по лабиринту транзисторов и микросхем внутри компьютера, а затем отправляются по соединительным кабелям к другим сетевым устройствам.




Во время передачи от одного устройства к другому сигнал сначала попадает на сетевую интерфейсную плату (Network Interface Card, NIC), или сетевой адаптер. Сетевой адаптер преобразует электрические волновые импульсы в данные, понятные компьютеру. Он интерпретирует каждый волновой импульс как одно из состояний: включено (on) или выключено (off). Этот процесс называется преобразованием в двоичную форму. Состояние on означает двоичное число 1, а состояние off - 0. Данные, поступившие в компьютер, превращаются в биты. Файл, состоящий из битов, называется двоичным файлом.

Примечание. В оптоволоконных сетях в двоичную форму переводятся световые импульсы, также представляющие собой сигналы on и off.

Колебания напряжения электрических импульсов (своего рода азбука Морзе) преобразуются в двоичную форму. Естественно, эти колебания происходят за очень короткие промежутки времени. Период времени между двумя колебаниями называется циклом, обратная величина к периоду называется частотой, частота измеряется в герцах (Гц). Так, процессор в сетевой плате, работающий со скоростью 100 Мб/с, генерирует сто миллионов импульсов в секунду.

Что такое байты

Мы уже сказали, что биты являются основными блоками при обработке данных. Это действительно так, но компьютеру неудобно обрабатывать информацию по одному биту в каждый момент времени. Это выглядит так, как если бы вы, решив построить во дворе печь для барбекю, шли в магазин, приносили один кирпич, укладывали его и шли за следующим. Ясно, что вы сразу купите столько кирпичей, сколько вам требуется, а затем приступите к строительству.

Примерно так и компьютер обрабатывает биты - он собирает их в группы по 8 битов в каждой, которые называются байтами. Байт считается единицей информации. Один символ, введенный с клавиатуры, представляется одним байтом. Буква "к" в слове "клавиатура" - это 1 байт или 8 битов. Все слово "клавиатура" состоит из 10 байтов или 80 битов.




Объединение битов в байты - это логичный способ повышения эффективности работы компьютера. В результате система функционирует быстрее, ее легче программировать и отлаживать. Определение места расположения отдельного бита является задачей компьютера.

Компьютерные слова

Хотя приложения (а следовательно, их пользователи и разработчики) манипулируют байтами, компьютеры все-таки должны обрабатывать каждый отдельный бит. Операция перевода битов в байты в центральном процессоре может занять слишком много времени. Для ускорения этого процесса используются слова. Слова состоят из байтов так же, как байты состоят из битов. Слово включает в себе то количество байтов, которое процессор способен обработать за один цикл.




Например, процессор типа Intel Pentium III является 32-битным. Это означает, что он обрабатывает 32 бита (или 4 байта) за один полный цикл. С развитием технологий скорость обработки данных процессором возрастает. В результате на место 32-битного процессора приходит 64-битный, такой как Itanium, манипулирующий восьмибайтовым словами.

Архитектура компьютера

Архитектура компьютера - это состав всех его компонентов. В напечатанном виде такая подробная схема займет несколько сотен страниц. И все же некоторые компоненты остаются абстрактными. Точная реализация этих специфических участков архитектуры является задачей разработчиков.




Отделение архитектуры от спецификации продуктов реализуется с помощью уровней абстракции. Уровень абстракции - это фиксированный интерфейс между двумя компонентами системы. Этот уровень отслеживает отношения между функциями и их реализацией c обеих сторон.

Уровни абстракции становятся полезны тогда, когда в одном компоненте системы происходят изменения. В этом случае не требуется модификация другого компонента, поскольку уровни абстракции гарантируют совместимость:

• между различными компонентами внутри системы;
  
• между различными продуктами, реализующими архитектуру.
  

Абстракция - это всегда "головная боль", но она решает множество проблем. Например, позволяет различным командам разработчиков работать над проектами, дающими одинаковый результат. Примером служат DVD-дисководы, которые создаются различными производителями, но при этом отвечают DVD-спецификациям.

Существует несколько типов архитектур компьютера различной степени открытости. Наиболее хорошо изученной считается архитектура Microsoft/Intel 80x86. Другие архитектуры включают в себя Java, дисковые массивы RAID (Redundant Array of Inexpensive Disks) и прочее. Самой важной архитектурой является эталонная модель OSI, благодаря которой возможно существование интернета и связь между различными компьютерными платформами.

Примечание. О модели OSI мы будем рассказывать позже в разделе "Модель взаимодействия открытых систем".

Сетевые устройства

На первый взгляд может показаться, что стоит лишь соединить два компьютера кабелем, и они без проблем начнут обмениваться информацией. К сожалению, все гораздо сложнее.

Существует несколько причин для использования сетевых устройств в различных точках сети. В малом офисе компьютеры объединяются с помощью концентратора, или хаба (hub) либо небольшого коммутатора (switch), соединенного с сервером. В крупной организации работает большее количество коммутаторов, соединенных с несколькими серверами. При работе с интернетом к этому набору добавляются маршрутизаторы (router). Давайте более подробно рассмотрим работу этих устройств, выясним их функции и место в сети.

Пару десятилетий назад аббревиатура LAN (Local Area Network - локальная вычислительная сеть) применялась для описания сетей любого размера. Независимо от количества компьютеров - два или четыре тысячи - все они объединялись в одну сеть. Позже, когда размер сетей значительно вырос, началось их разделение на сети меньшего размера.

Примечание. Благодаря LAN-сегментации, у нас появился маршрутизатор - основа интернета. Маршрутизатор был изобретен одним человеком из Стенфорда (его рабочая станция находилась в одной локальной сети), который хотел общаться со своей женой (ее рабочая станция располагалась в другой локальной сети). Эти двое и положили начало небольшой компании, о которой вы, наверное, слышали - компании Cisco.

Маршрутизаторы

Без маршрутизаторов невозможно было бы существование интернета. Маршрутизатор делает именно то, на что указывает его название - направляет данные из одной локальной сети к другому маршрутизатору, тот - к следующему, и этот процесс повторяется до тех пор, пока информация не достигнет места назначения. Маршрутизаторы играют роль дорожной полиции, разрешая пересылку данных только авторизованным машинам, чтобы гарантировать конфиденциальность личной информации. Осуществляя поддержку соединений удаленного доступа (dial-in) и выделенных линий, маршрутизаторы обрабатывают ошибки, ведут статистику использования сети и обеспечивают безопасность данных.

Интернет осуществляет информационную связь между несколькими компьютерами, поэтому разработчики осознали потребность в инструменте для поддержки этой связи. В основном, интернет использует для своих нужд существующие телекоммуникационные линии. Для того чтобы компьютер А в США установил связь с компьютером Б в Голландии, необходимо:

• проложить маршрут связи в телекоммуникационной системе;
  
• передать по этому маршруту пакеты - блоки данных, пересылаемые с помощью интернета.
  

Эти задания выполняют маршрутизаторы, передавая по одному пакету в единицу времени.




Примечание. Пакеты аналогичны словам, т. е. представляют собой группы байтов одинакового размера. Отличие в том, что пакеты не обрабатываются компьютером, а передаются по телекоммуникационной системе, а затем конвертируются в данные, используемые принимающим устройством.

Функции маршрутизаторов уникальны и заключаются в следующем.

• Поддержка различных протоколов (Ethernet, Token Ring, ISDN и др.) для успешной реализации совместимости компьютеров.
  
• Установка связи между локальными и глобальными сетями с возможностью создания широкомасштабных сетей при минимуме централизованного планирования.
  
• Фильтрация нежелательного трафика посредством изоляции областей, в которых сообщения могут транслироваться всем пользователям сети.
  
• Обеспечение безопасности за счет контроля трафика с помощью списков разрешений доступа.
  
• Обеспечение стабильности работы за счет предоставления множества внутрисетевых маршрутов.
  
• Автоматическая прокладка новых маршрутов и выбор наиболее оптимальных, устранение искусственных ограничений, возникающие на пути расширения и улучшения работы сети.
  

Маршрутизаторы похожи на универсальных переводчиков - их важнейшим качеством является способность одновременной поддержки нескольких сетевых протоколов. Именно благодаря этому несовместимые компьютеры могут поддерживать связь друг с другом, несмотря на различие в архитектуре сети, операционных системах, формате данных и т. д.

Способность маршрутизаторов отфильтровывать нежелательный трафик также очень важна для работы в сети. Некоторые представляют себе интернет территорией, где отсутствуют законы, и каждый может делать все, что ему вздумается. На самом деле сетевые администраторы могут оградить вас от нежелательной информации, соответствующим образом настроив свои маршрутизаторы. Это дает возможность эффективной работы в режиме онлайн, снижая ощущение, что кто-то посторонний просматривает секретные документы и файлы.

Серверы

Серверы - это компьютеры сети, управляющие важнейшими операциями ее функционирования. В локальных сетях серверы предоставляют информацию компьютерам-клиентам, а в более крупных сетях управляют работой файловой системы и печатью.

Функции сервера могут быть и узкоспециализированными в зависимости от потребностей компании, назначения и размеров сети. Одни серверы будут выполнять уникальные функции, а другие - дублирующие, в зависимости от важности возложенной на них работы.

На количество и размещение серверов влияют несколько факторов. Небольшой организации нужен всего один сервер для связи с компьютерами-клиентами. В крупных организациях серверы выполняют более специализированные задания. Как показано на рис. 1.1, в компании Acme Consolidated Consumer Products используется несколько серверов, выполняющих различные функции.

• Веб-сервер содержит информацию веб-сайта (веб-страницы и онлайновый каталог).
  
• Файловый сервер централизованно хранит файлы компании.
  
• Сервер печати хранит задания для печати на принтере.
  
• Сервер приложений содержит приложения, с которыми работают посетители веб-сайта и служащие компании.
  
• Почтовый сервер контролирует электронную почту.
  

Каждый из этих серверов может быть отдельным устройством, но это не обязательно. На одном компьютере можно разместить несколько отдельных серверов, если правильно их настроить.




Рис. 1.1.  Размещение серверов в сети

Концентраторы и коммутаторы

Концентраторы и коммутаторы - это те самые устройства, чей внешний вид больше всего пугает пользователей, со множеством портов, к которым присоединены кабелями пятой категории компьютеры этих пользователей. Основной функцией концентраторов и коммутаторов является соединение многочисленных устройств (персональных компьютеров, принтеров, других концентраторов и коммутаторов) с серверами.

Концентратор (хаб) предназначен для соединения нескольких персональных компьютеров с одним сервером. Его принцип работы напоминает работу распределителя электропитания, который используется для подключения к одной розетке нескольких устройств (телевизора, DVD-плеера, спутниковой тарелки и т.д.) При обмене данными между сервером и его клиентами хаб разделяет одно соединение на несколько.

Хаб передает один и тот же сигнал на все выходные порты, поэтому данные распространяются на все устройства локальной сети, подключенные к нему. Остается загадкой, почему в ваш компьютер не попадают данные, предназначенные для коллеги за соседним столом. Это происходит благодаря тому, что каждый компьютер отфильтровывает те пакеты, которые ему не предназначены.

Коммутатор во многом похож на концентратор. Оба устройства имеют панель с портами (разъемами), к которым подключается кабель типа "витая пара". Концентраторы и коммутаторы образуют в локальной сети домен и используются для прямой доставки сообщений через главную магистраль сети.

Коммутатор отличается от хаба тем, что может создавать в сети выделенные (частные) соединения. В нашем примере с распределителем электропитания электрический ток разделяется на несколько потоков, подводимых ко всем устройствам в помещении. Эта аналогия соответствует работе коммутатора не полностью, поскольку он работает избирательно. Тут в большей степени подходит сравнение с системой коммутации, используемой в локальной АТС. Когда вы звоните своей матери по городскому телефону, то коммутатор работает таким образом, что образуется изолированная цепь, чтобы вы могли вести приватную беседу по поводу тети Джулии. Если бы соединение осуществлялось с помощью концентратора, то ваша беседа транслировалась бы на каждый телефонный аппарат, подключенный к нему. На рис. 1.2 показано отличие в работе концентратора и коммутатора.




Рис. 1.2.  Концентратор повторяет сигнал, а коммутатор направляет его к определенному порту

Коммутаторы удобны тем, что они разделяют полосу пропускания. В коммутируемых сетях все устройства получают полный доступ к полосе пропускания физической среды передачи данных, и для выполнения передачи требуются доли секунды.

Концентратор принимает кадры (фреймы) от одного хоста (устройства, подключенного к сети и работающего через протокол TCP/IP) и пересылает их на все хосты, которые с ним связаны. Коммутатор просматривает кадры, поступающие через его порты, и сразу передает их порту (или портам) другого коммутатора. Весь процесс происходит очень быстро, поэтому коммутаторы передают одновременно несколько потоков данных. Таким образом, коммутатор может поддерживать десятки хостов посредством одного коммутируемого порта. На самом деле в каждый момент времени от порта к порту пересылается один кадр, но процесс выполняется настолько быстро, что становится прозрачным для всех работающих хостов.

Модель взаимодействия открытых систем

Для того чтобы сетевые устройства могли общаться друг с другом, они должны "говорить" на одном языке. Однако множество компаний разрабатывают свои собственные фирменные устройства и операционные системы, поэтому возникает вопрос - как определить лучшую из них? Кто принимает решение о том, на каком языке эти устройства обмениваются информацией?

На этот вопрос дала ответ Международная организация по стандартизации (International Standards Organization, ISO), расположенная в Париже. В 1978 г. ISO обнародовала эталонную модель взаимодействия открытых систем (Open System Interconnection, OSI). Эта модель состоит из семи уровней и является стандартом для разработки интерфейсов взаимодействующих устройств, она стала основой для создания популярного межсетевого протокола IP (Internet Protocol).

Семиуровневая модель OSI является базой для осуществления взаимодействия в сетях, т. е. компьютерная система одного разработчика получает возможность обмениваться данными с системой другого разработчика. Трудности обмена информацией между различными системами напоминают разговор представителей двух разных национальностей. Если вы предложите выходцу из Германии поговорить с уроженцем Аргентины, то попытка общения потерпит неудачу при условии, что никто из говорящих не знает языка страны собеседника. С компьютерами все обстоит еще хуже, так как они не могут размахивать руками и говорить на языке жестов. Без модели OSI компьютер Macintosh не сможет получить доступ к PC-серверу и обменяться информацией с Novell-сервером.

Семиуровневый стек

Модель OSI делит сеть на семь функциональных уровней, поэтому ее иногда называют семиуровневым стеком. Каждый уровень соответствует функции или набору функций, которые выполняются во время прохождения данных по сети. Модель OSI является стандартом, поэтому не имеет значения, какие протоколы взаимодействуют друг с другом. Если протоколы работают в рамках семиуровневого стека, то на каждом уровне действуют одни и те же правила, создавая межпротокольную связь.

Каждый уровень имеет свой собственный протокол взаимодействия между устройствами (см. рис. 1.3). Для установки соединения в рамках стандартизированного взаимодействия каждый уровень обращается к другому уровню для управления определенным фрагментом сетевого соединения. Между уровнями всегда имеется фиксированный интерфейс, позволяя установку соединения с помощью различных протоколов.




Рис. 1.3.  Каждый уровень модели OSI работает со своим протоколом для установки связи между устройствами

Таким образом, наличие абстрактных уровней облегчает кажущуюся невыполнимой задачу по установке соединения. Чем выше мы поднимемся по стеку, начиная с самых основ - электрических сигналов в среде передачи данных, тем ближе подойдем к пользователю - к реальному содержанию пересылаемых данных. Ниже приведено описание уровней модели OSI.

• 1 уровень - физический. Здесь устанавливается стандарт физической среды передачи для транспортировки данных между двумя устройствами, уточняются электрические и механические характеристики сигнала (витая пара, оптоволоконный кабель, коаксиальный кабель и сетевой адаптер).
  
• 2 уровень - канальный. Контролирует доступ в сеть и гарантирует прохождение кадров по каналам сети. Наиболее популярным здесь является протокол CSMA/CD (Множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий).
  
• 3 уровень - сетевой. Здесь осуществляется управление перемещением данных между различными сетями. Протоколы этого уровня отвечают за поиск устройства, которому предназначены данные. Примерами протоколов третьего уровня являются IP, IPX и Apple Talk.
  
• 4 уровень - транспортный. Контролирует доставку одного фрагмента данных к пункту назначения и в правильном порядке; здесь работают протоколы TCP и UDP.
  

Примечание. Мы будем обсуждать протоколы TCP и UDP в гл. 3.

• 5 уровень - сеансовый. Отвечает за установку и завершение соединений, организует сеансы связи между двумя устройствами. Протоколами этого уровня являются LDAP и RPC.
  
• 6 уровень - уровень представлений. Здесь данные форматируются для вывода на дисплей и принтер; используются протоколы LPP и NetBIOS.
  
• 7 уровень - уровень приложений. В верхней части стека находятся протоколы, используемые для выполнения задач: SMTP для работы с электронной почтой, HTTP для веб-браузеров и серверов, Telnet для сеансов связи с удаленными терминалами и множество других.
  

Примечание. Обратите внимание на правильное значение названия "уровень приложений"! Здесь имеются в виду сетевые, а не программные прикладные приложения типа текстовых редакторов или электронных таблиц. Сетевые приложения включают в себя электронную почту, веб-браузеры и протокол пересылки файлов (FTP).

Реализация OSI

Понять, как работает модель OSI, легче, если мы взглянем на нее под другим углом зрения. Модель взаимодействия открытых систем имеет вертикальную структуру, которая называется стеком, а мы расположим ее горизонтально. В предыдущем разделе мы поднимались от уровня 1 и до уровня 7. На этот раз начнем с уровня 7 (ближайшего к пользователю) и пройдем по стеку до физического уровня. Это поможет нам разобраться во взаимодействии различных уровней.

В основе любого сообщения лежит полезная нагрузка. Ее размеры и содержимое зависят от программного приложения. Важно понять, что при пересылке данных вся полезная нагрузка обычно не помещается в одном сообщении. Чаще всего эта нагрузка разбивается на отдельные небольшие порции, к заголовкам которых добавляются протоколы, управляющие сообщением. Величина порции полезной нагрузки зависит от используемого приложения. Например, если вы открыли сессию Telnet с библиотекой, то будет передаваться небольшой объем данных (коды клавиш, которые вы нажимаете, и числа). А вот при загрузке файла с FTP-сайта величина полезной нагрузки будет гораздо больше и составит миллионы байтов в тысячах пакетов.

Помимо полезной нагрузки имеются протоколы, управляющие передачей сообщения. Первые три уровня в этой модели управляют используемым сетевым приложением (уровень приложений), форматом представления данных (уровень представлений) и характеристиками соединения (сеансовый уровень). Например, порт 25 идентифицирует SMTP-приложение электронной почты.

Примечание. Порты не являются физическими объектами, как можно предположить из их названия. Это, скорее, логические зоны компьютера, где ожидается получение информации определенного типа.




При переходе на следующий уровень - транспортный - размер сообщения немного увеличивается. Здесь главная задача состоит в предоставлении принимающему компьютеру сведений о поступающем сообщении, а также в том, чтобы он не был перегружен пакетами. Кроме того, этот уровень дает гарантию того, что все передаваемые пакеты дойдут до получателя.




Следующий уровень, добавляемый к сообщению, - сетевой уровень. Именно на этом этапе сообщение превращается в пакет или дейтаграмму. В заголовок пакета включается логический сетевой адрес, по которому передается сообщение. В числе других сетевые протоколы включают в себя и протокол IP.




За сетевым уровнем следует канальный уровень. Здесь считываются данные, представленные в двоичном виде, и добавляются к формату, который называется кадром. Формат кадра задается протоколом сетевого адаптера (например, Ethernet или ATM). В заголовке каждого кадра содержится MAC-адрес (Media Access Control) - адрес управления доступом к среде для сетевого устройства. У каждого сетевого адаптера есть свой уникальный MAC-идентификатор.




Вот мы и дошли до физического уровня. Вы помните, что на этом уровне сообщение преобразуется в последовательность импульсов, передающих данные в двоичном виде. Это последний уровень стека, и он не зависит от того, в каком виде передается сигнал, - в виде электрических импульсов обычной сети или световых импульсов оптоволоконной линии. Импульсы обрабатываются платами сетевого интерфейса, программное обеспечение сетевой среды в этом процессе не участвует.

Сетевые технологии

Теперь поговорим о технологиях, с помощью которых происходит передача пакетов данных. Сетевые технологии работают в сегментах локальных сетей и называются также LAN-технологиями или сетевыми спецификациями. Самой популярной сетевой технологией является Ethernet, но вы можете подыскать для своей сети другую, более подходящую технологию.

В этом разделе мы обсудим технологию Ethernet и ее разновидности: Ethernet, работающий на скорости 1 Гбит/с (гигабитный Ethernet), и Ethernet, работающий на скорости 10 Гбит/с (десятигигабитный Ethernet); поговорим о технологиях Token Ring, ATM (Asynchronous Transfer Mode) и беспроводной сети.

Как уже было сказано выше, сетевые технологии реализуются на канальном уровне стандартной модели OSI. Это значит, что их можно охарактеризовать физическими носителями и способом управления доступом к этим носителям. Работа в сети требует наличия связности отдельных сетевых устройств и определенного порядка их взаимодействия. По этой причине канальный уровень передачи данных еще называют уровнем управления доступом к среде или MAC-уровнем. Сообщения, расположенные на этом уровне, называются фреймами.




Порядок взаимодействия в сетевом соединении обеспечивается только за счет МАС-адресов (серийных номеров или идентификаторов). Для передачи сообщения из локальной сети во внешнюю необходим протокол сетевого уровня, например IP. Сетевые технологии могут функционировать только в коммутируемых объединенных сетях, т.е. их целесообразно использовать в локальных сетях или при передаче по простым, неразветвленным, протяженным маршрутам.

Сетевые технологии работают на двух уровнях.

• Сети общего доступа. Сетевые технологии обеспечивают связь между устройствами, рабочими группами и общими ресурсами типа принтеров и серверов. Такие локальные сети формируются с помощью хабов или коммутаторов и обеспечивают соединение "местного" масштаба. Например, в крупном учреждении сети общего доступа могут охватить один этаж.
  
• Магистральные сети. Сетевые технологии устанавливают связи между сетями общего доступа и такими устройствами, как серверы баз данных и почтовые серверы. Магистральные сети включают в себя маршрутизаторы и LAN-коммутаторы. Обычно они служат для соединения сетей внутри одного здания или студенческого городка. На рисунке 1.4 показано различие между сетями общего доступа и магистральными сетями.
  

До сих пор в этой лекции мы обсуждали тот факт, что разные компьютеры могут общаться друг с другом с помощью уникальных, присущих только им способов. Но общаются не только компьютеры. Некоторые компании разработали свои собственные средства преодоления межсетевого пространства как локального, так и глобального масштаба.




Рис. 1.4.  Сеть общего доступа и магистральная сеть

Ethernet

В 1970 г. корпорация Xerox разработала первую версию Ethernet. Спустя десять лет, в результате совместных усилий с компаниями Intel и Digital Equipment Corporation (позже превратившейся в Compaq), в 1983 г. была выпущена вторая версия. В последующие 20 лет Ethernet стала лидирующей сетевой технологией. Возможно, такой популярности Ethernet обязана своей дешевизне. Сетевая карта Ethernet стоит меньше 10 долларов, а некоторые производители интегрируют Ethernet-карты в материнские платы своих компьютеров.

Наряду с популярностью возрастала и мощность Ethernet. Термин Ethernet стал применяться при описании технологии со скоростью передачи данных в 10 Мб/с. Fast Ethernet, внедренный в 1995 г., работал на скорости 100 Мб/с. В следующем году появился гигабитный Ethernet, а в 2002 г. в качестве стандарта был предложен 10-гигабитный Ethernet, который выводит технологию Ethernet на просторы глобальных вычислительных сетей (WAN). Технология Ethernet удовлетворяет спецификации IEEE 802.3.

Примечание. Институт инженеров по электротехнике и электронике (Institute for Electronics Engineers - IEEE), возникший еще в 20 веке, разработал стандарты для первого и второго уровней модели OSI. Стандарты 3 уровня (и выше) выпустила инженерная группа проектирования интернета (Internet Engineering Task Force - IETF).

Архитектура Ethernet

Популярность Ethernet нередко вызывает удивление. Эта технология изначально не является эффективной. На самом деле только 37 % полосы пропускания подходит для ее функционирования, так как Ethernet работает в условиях одновременного использования канала связи. Устройства, подключенные к локальной сети Ethernet, прослушивают линию и ожидают ее освобождения для отправки сообщения. Если два устройства одновременно начинают передачу данных, и их пакеты сталкиваются, то обе передачи прерываются, и рабочие станции через некоторое время, определяемое случайным образом, осуществляют новую попытку отправки данных.

Ethernet использует алгоритм CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection - множественный доступ с контролем несущей и обнаружением конфликтов) для прослушивания линии, распознавания коллизии и прерывания передачи. CSMA/CD является "светофором" технологии Ethernet и служит для предотвращения беспорядочных столкновений пакетов в сети. На рисунке 1.5 показано, как работает алгоритм CSMA/CD.




Рис. 1.5.  Работа алгоритма CSMA/CD

Технология Ethernet использует общую среду передачи, поэтому все устройства локальной сети Ethernet получают все сообщения, а затем проверяют, совпадает ли адрес назначения с собственным адресом устройства. Если адреса совпадают, то сообщение принимается и проходит через все семь уровней стека, в противном случае сообщение отбрасывается.

Реализация коммутируемой архитектуры сети Ethernet имеет преимущество в том, что линии, связывающие коммутатор с устройствами, подключенными к сети, получают полосу пропускания максимальной ширины. Это объясняется тем, что передаваемые пакеты не отправляются широковещанием ко всем устройствам сети, а передаются от коммутатора к пункту назначения.

Гигабитный Ethernet

Гигабитный Ethernet является расширением Ethernet-стандарта до скорости 1000 Мб/с. Такой скачок вызван тем, что он наследует возможности других Ethernet-спецификаций (исходного 10-мегабитного Ethernet и 100-мегабитного Fast Ethernet).

Технология гигабитного Ethernet является основным конкурентом технологии ATM. (Об этой технологии мы будем кратко говорить далее). Так как Ethernet является самой популярной сетевой технологией, то гигабитный Ethernet выигрывает у ATM, поскольку является более изученным. Изначально он разрабатывался для эксплуатации в локальных сетях, но при возрастании скорости передачи данных до 1 Гбит/с его можно использовать в качестве WAN-технологии.

Несмотря на высокую скорость передачи, Ethernet не совсем подходит для глобальных сетей. Эта технология использует кадры переменного размера - от 64 до 1400 байт, что не соответствует характеристикам ATM по качеству обслуживания (Quality of Service, QoS).

Примечание. Качество обслуживания (QoS) гарантирует наиболее эффективную отправку и получение пакетов. В лекции 5 мы более подробно рассмотрим QoS и его реализацию в Windows XP.

Разумеется, о конкретных нуждах и эксплуатационных возможностях организации можно говорить долго. Если компания не делает акцент на характеристики QoS и имеет достаточную базу знаний об Ethernet, то идеальным решением для нее является гигабитный Ethernet. Популярным решением такой сети является подключение локальных сетей общего доступа с технологией Fast Ethernet к магистральной сети, работающей по технологии гигабитного Ethernet.

10-гигабитный Ethernet

Следующей ступенькой в развитии Ethernet стал 10-гигабитный Ethernet. Скорости передачи 10 Мбит/с и 100 Мбит/с в технологии Ethernet делают ее хорошим способом доступа к данным, гигабитный Ethernet становится претендентом на роль WAN. А 10-гигабитная реализация Ethernet становится настоящей глобальной сетевой технологией.

10-гигабитный Ethernet использует Ethernet-протокол, формат кадра и размер кадра, определенные в спецификации IEEE 802.3. Переменный размер кадров по-прежнему остается проблемой, однако принципиальных трудностей для группировки множества мелких пакетов в один большой транк (trunk) технологии 10-гигабитного Ethernet, не существует. Все "за" и "против" должны рассматриваться для конкретной организации или ситуации.

Token Ring

У вас могло сложиться впечатление, что весь мир пользуется Ethernet-соединениями, но все же это не единственный стандарт для локальных сетей. Технология Token Ring является главным конкурентом Ethernet в борьбе за лидерство в LAN-технологиях. По крайней мере, так было до сих пор. Token Ring отличается своей архитектурой и не совместим с Ethernet во всем, что касается сетевых карт, соединительных кабелей и программного обеспечения.

Примечание. Технология Ethernet определяется в спецификации IEEE 802.3, технология Token Ring - в спецификации IEEE 802.5.

Token Ring (кольцевая сеть с маркерным доступом) называется так, потому что образует из хостов (узлов) логическое кольцо. Сегменты локальной сети, организованной по технологии Token Ring, передают сигналы по очереди от одного хоста к следующему, как если бы кабель на самом деле представлял собой одно гигантское кольцо. На практике хосты не обязательно соединяются по кругу, более того, конфигурация их соединения может иметь обычную топологию "звезда" (см. рис. 1.6). Обратите внимание на то, что вместо хаба или коммутатора в центре звезды находится модуль множественного доступа (Media Access Unit - MAU).




Рис. 1.6.  Организация локальной сети Token Ring

Технология Ethernet в процессе принятия решения о том, какой хост будет широковещательным, отслеживает освобождение линии связи. Технология Token Ring действует более упорядоченно: протокол с эстафетной передачей маркера контролирует трафик, посылая специальный кадр - маркер (token) - от хоста к хосту. Только хост, владеющий маркером, получает право на передачу информации, что позволяет устранять коллизии пакетов.

По сути, Token Ring избегает коллизий за счет времени ожидания, так как каждому хосту приходится ждать своей очереди на передачу. Однако только этим все не ограничивается. Исключение коллизий пакетов в значительной степени способствует более полному использованию полосы пропускания. Token Ring использует до 75 % полосы пропускания, в то время как теоретический максимум использования у Ethernet составляет около 37 %. В первых реализациях Toking Ring скорость передачи данных составляла 4 Мбит/с. Сейчас большинство локальных сетей с технологией Token Ring повысили свою скорость до 16 Мбит/с. Это не так много по сравнению со 100-мегабитным Fast Ethernet, но, как уже говорилось, Token Ring работает гораздо эффективнее, чем Ethernet.

Не стоит забывать, что деньги тоже имеют значение. Toking Ring не стал лидирующим стандартом только потому, что имеет более высокие цены за трафик.




Организация локальных сетей Token Ring стоит дороже из-за технологической сложности механизма эстафетной передачи маркера и использования сетевых карт, которые передают пакеты в упорядоченном режиме.

ATM

Технология асинхронного режима передачи (Asynchronous Transfer Mode, ATM) отличается от других сетевых технологий тем, что каждая передача состоит из 53-байтовых ячеек. Ячейки - это блоки фиксированной длины и, подобно пакетам, представляют собой части сообщения. Формат фиксированной длины позволяет получать уникальные характеристики.

• Ориентация на виртуальные каналы связи. Сетевые соединения, использующие ячейки, наиболее эффективно работают в режиме двухточечного соединения (point-to-point), когда принимающая станция находится в состоянии активности и готова к приему и обработке ячеек.
  
• Скорость. Благодаря одинаковой величине ячеек устройства, обслуживающие технологию АТМ, могут точно определить заголовок ячейки и начало блока данных. Это ускоряет процесс обработки и позволяет АТМ-сетям работать со скоростью до 622 Мбит/с.
  
• Качество обслуживания (QoS). Прогнозируемые скорости передачи данных и виртуальные каналы позволяют гарантировать высокий уровень обслуживания для большей части трафика.
  

АТМ-технология отличается от технологии Ethernet и Token Ring тем, что является коммутируемой технологией, в которой виртуальные каналы устанавливаются до начала передачи. Ethernet и Token Ring не создают виртуальных каналов, более того, они отсылают сообщение хосту без предварительного уведомления, оставляя задачу определения оптимального маршрута маршрутизаторам.

Ячейки АТМ достаточно малы (53 байта) по сравнению с Ethernet-пакетами, имеющими размер от 64 до 1500 байт, поэтому их быстрее обрабатывать и легче осуществлять контроль.




Еще одной отличительной чертой АТМ является то, что эта технология разработана для оптоволоконных кабелей, работающих в технических условиях синхронных оптических сетей (Synchronous Optical Network, SONET). SONET является ANSI-стандартом, который определяет характеристики физических интерфейсов, подключаемых к оптоволоконным кабелям.

Архитектура ATM-сетей эффективно использует полосу передачи для максимальных скоростей, на 75% превышая эффективность технологии Token Ring. Скорость передачи для большинства магистральных АТМ-сетей составляет 155 Мбит/с (ОС-3) или 622 Мбит/с (ОС-12). Скорость передачи для сильно нагруженных междугородных линий связи составляет 622 Мбит/с (ОС-12) и 2,488 Гбит/с (ОС-48).

Примечание. ОС определяет оптический носитель и является мерой скорости при передаче данных по оптоволоконным линиям.

Беспроводная связь

Функциональные особенности вышеописанных сетевых технологий сильно отличаются друг от друга. Одни технологии являются более распространенными, другие - более дорогими, третьи - более эффективными. Хотя технологии Ethernet, АТМ, Frame Relay обладают уникальными функциями, у них есть одна общая черта - необходимость физического соединения между хостами, независимо от того, что их соединяет: медный кабель "витая пара" или оптическое волокно. Беспроводные локальные сети (Wireless LAN, WLAN) "освобождают" устройства от физической привязки к сети, при этом сохраняя возможность передачи данных.

Технологической базой для работы беспроводных локальных сетей является стандарт IEEE 802.11. Он введен в эксплуатацию в начале 90-х годов прошлого века и применяется в нелицензированном диапазоне частот 2,4 ГГц. Первые версии стандарта 802.11 поддерживали скорость передачи данных от одного до двух мегабит в секунду. Усовершенствованный стандарт 802.11b повысил эту скорость до 5,5 Мбит/с и 11 Мбит/с, что достигается расширением спектра сигнала по принципу прямой последовательности (DSSS), т. е. использованием другой схемы модуляции.

Появилась новая версия протокола 802.11а, работающая на скорости 54 Мбит/с, но она еще не завоевала такой популярности, как версия 802.11b. Протоколы 802.11 и 802.11b работают на частоте 2,4 ГГц, а версия 802.11а - на частоте 5,8 ГГц. Вместо DSSS в этой версии используется ортогональное мультиплексирование деления частоты (Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM).

Целью разработки стандарта 802.11а было следующее:

• создать спецификацию МАС-уровня и физического уровня для беспроводных соединений;
  
• предоставить беспроводную связь автоматическому оборудованию, устройствам или станциям, требующим быстрого соединения;
  
• представить стандарт для глобального и повсеместного использования.
  

Примечание. Именно из-за третьего пункта IEEE выбрал в качестве рабочей частоты 2,4 ГГц. Это нелицензированная полоса частот, предназначенная для использования в промышленности, науке и медицине.

Архитектура беспроводных локальных сетей, работающих по стандарту 802.11, напоминает архитектуру сетей сотовой телефонной связи. Используя сетевую архитектуру, описанную ниже, беспроводные компьютерные сети пользуются преимуществами роуминга телефонных сетей, обеспечивая высокие скорости передачи данных.

• Ячейки и наборы. Беспроводная локальная сеть (WLAN) 802.11 поделена на ячейки. Каждая ячейка управляется точкой доступа (access point, АР). Точка доступа - это устройство, осуществляющее обмен данными с беспроводными сетевыми картами. Одна точка доступа не может удовлетворять все запросы локальной беспроводной сети, поэтому имеется возможность присоединения множества точек доступа к общей магистрали. При совместной работе нескольких АР образуется так называемая распределенная система (distribution system). Независимо от размера сети и наличия подключенных к ней узлов, группа беспроводных устройств рассматривается верхними уровнями модели OSI в качестве одной локальной сети IEEE 802.11.
  
• Физический уровень. Протокол 802.11 охватывает физический уровень и МАС-уровень. Он распространяется на следующие виды беспроводных носителей: с расширением спектра сигналов со скачкообразной перестройкой частоты, с расширением спектра сигнала по принципу прямой последовательности и инфракрасные. Один МАС-уровень поддерживает все три физических уровня.
  

Использование архитектуры сотовой связи позволяет беспроводным устройствам соединяться, разъединяться и совершать роуминг от ячейки к ячейке. Более подробная информация о работе беспроводных сетей в Windows XP Professional приведена в лекции 5.

Технологии глобальной сетевой связи

Вычислительная сеть не ограничивается длиной кабеля пятой категории или диапазоном частот устройства, работающего по стандарту 802.11. Многие организации поддерживают связь со своими филиалами, находящимися на огромных расстояниях, с помощью технологий глобальной сетевой связи (Wide-Area Network, WAN). Эти технологии позволяют сетевым устройствам по всему земному шару подключаться к глобальной сети интернет.

Существует два основных вида WAN-технологий, с помощью которых удаленные пользователи и офисы устанавливают связь с сетью организации.

• Удаленный доступ (Dial-in). Позволяет устанавливать связь через телефонную линию - двухточечное соединение между центральной станцией и одним или несколькими пользователями. По окончании сеанса связи телефонный канал связи разъединяется. Соединение удаленного доступа идеально подходит для небольшого количества пользователей и малых объемов передаваемых данных.
  
• Tранк - высокопроизводительное двухточечное соединение, соединяющее офисы. Обычно транк соединяет нескольких пользователей с центральным сайтом. Большинство магистралей такого рода работает через телефонные линии Т1 (1,5 Мбит/с) и Т3 (45 Мбит/с), а применение оптоволоконных кабелей в значительной степени повышает скорости передачи.
  

Независимо от вида WAN-соединения, для передачи данных между пользователями и офисами задействованы линии обычной телефонной связи. Различие заключается в использовании линии:

• между домом (офисом) и коммутационной телефонной станцией;
  
• между двумя коммутационными телефонными станциями.
  

Примечание. Отрезок между домом (офисом) и коммутационной телефонной станцией традиционно называется "последней милей". Это самое узкое место, снижающее скорость WAN-соединения, поскольку эта инфраструктура не рассчитана на передачу больших объемов информации.




В последние годы термин "последняя миля" стал очень распространенным, поскольку популярность и важность интернета растет, а пользователи страдают из-за медлительности их домашних и рабочих соединений удаленного доступа. Высокая пропускная способность нужна очень многим, а не только подросткам, скачивающим музыку в формате МР3.

В этом разделе мы остановимся на технологиях, которые позволяют решить проблему "последней мили". Это технологии DSL (Digital Subscriber Lines - цифровые выделенные линии) и ISDN (Integrated Services Digital Network - цифровая сеть связи с комплексными услугами). Операторы кабельного телевидения и компании спутниковой связи тоже стараются избежать связи с телефонной сетью. Позже мы рассмотрим транк-технологии, использующие всю полосу пропускания для пересылки миллиардов пакетов в секунду.

Технологии удаленного доступа

Основное отличие технологии удаленного доступа и транк-технологии заключается в том, что соединение удаленного доступа является временным. По окончании сеанса связи пользователь кладет трубку, и соединение обрывается. Большинство телефонных линий в жилых домах являются аналоговыми, т. е. звук поступает в систему в виде звуковой волны. Для обмена данными между компьютерами посредством телефонной связи используются модемы (название является сокращением от модулятор/демодулятор). Модемы конвертируют двоичные сигналы в звуковые и осуществляют обратное преобразование. Поэтому во время дозвона до интернет-провайдера или отправки факса вы слышите характерные звуки, доносящиеся из этих устройств.

Аналоговые сети не так уж плохи, не будь они такими "медлительными". Низкие скорости обусловлены узостью полосы пропускания медного телефонного кабеля для прохождения акустического сигнала. И, если задуматься, это оправдано - ведь телефонная сеть создавалась для голосового общения, а не для пересылки данных. Поэтому даже самый быстрый модем работает со скоростью передачи данных 56 Кбит/с. На рисунке 1.7 показано сравнение пропускной способности сети при использовании различных скоростей и технологий.




Рис. 1.7.  Пропускная способность сетей, использующих различные технологии

Высокоскоростными технологиями удаленного доступа, в которых используется существующая инфраструктура телефонной связи, являются цифровая сеть с комплексными услугами (Integrated Services Digital Network, ISDN) и цифровые выделенные линии (Digital Subscriber Lines, DSL). ISDN была внедрена в конце 1980-х годов, но распространялась довольно трудно. DSL является новейшей технологией и предлагает более высокие скорости по сравнению с ISDN. К сожалению, хоть на DSL и существует высокий спрос, локальные носители или не поддерживают эту технологию, или поддерживают не так быстро, как хотелось бы.

ISDN

Технология ISDN была первым цифровым сервисом на дому. В связи с тем, что эта технология является цифровой, для ее использования дома или в небольшом офисе требуется специальное оборудование. К сожалению, доступность ISDN часто зависит от взаимного расположения пользователя и центральной телефонной станции, и поэтому не всегда возможна.

Интерфейс базового уровня. Технология ISDN создает множество каналов в одном соединении. Каналом называется путь передачи данных, который встраивается в телефонную линию наряду с другими каналами. Основным каналом является канал интерфейса базового уровня (Basic Rate Interface, BRI) с двумя несущими, или B-каналами, для полезной нагрузки. На рисунке 1.8 приведено сравнение канала аналог/модем с каналом BRI.




Рис. 1.8.  Канал интерфейса базового уровня предоставляет три цифровых канала

Каждый В-канал работает со скоростью 64 Кбит/с при общей пропускной способности в 128 Кбит/с. Возможно вас удивит то, что ISDN делит линию на два канала. Почему не создается один канал для лучшего использования полосы пропускания? Дело в том, что раздельные В-каналы повышают пропускную способность симметричных соединений, то есть таких соединений, в которых одновременно происходит и отправка, и прием трафика. Третий канал, называемый D-каналом (или дельта-каналом), работает со скоростью 16 Кбит/с. Он не несет полезной нагрузки, как В-каналы, а служит для передачи сетевой контрольной информации. Это разделение полезной нагрузки и контролирующих данных улучшает работу ISDN и повышает ее надежность.

Интерфейс основного уровня. Существует еще один вид ISDN-каналов, который называется интерфейсом основного уровня (Primary Rate Interface, PRI). Функционально PRI ничем не отличается от BRI. Однако PRI гораздо "упитаннее", так как включает 23 В-канала и один D-канал (64 Кбит/с) при общей пропускной способности 1,544 Мбит/с. Интерфейс основного уровня часто называют Т1. PRI ориентирован на обслуживание малого бизнеса, который нуждается в связи с многочисленными клиентами.

DSL

Как и ISDN, технология DSL является цифровой технологией, которая работает на базе обычной телефонной сети. В DSL используются сложные алгоритмы модуляции сигналов для повышения пропускной способности в инфраструктуре "последней мили".

В отличие от симметричной ISDN, технология DSL является асимметричной, т. е. скорость приема данных может быть гораздо выше скорости отправления, что очень нравится пользователям домашнего офиса, которые в основном стремятся получать информацию, а не отсылать ее. Существует несколько типов DSL.

• Асимметричная DSL (АDSL) - соединение с двунаправленными каналами, обеспечивающее передачу данных со скоростью 640 Кбит/с и прием данных со скоростью 6 Мбит/с.
  
• DSL Lite (или G.Lite) - менее скоростная и менее дорогая технология, которая обеспечивает прием информации на скорости 1,5 - 6 Мбит/с и передачу на скорости 128 - 384 Кбит/с. Скорость передачи данных зависит от качества телефонной линии и имеющегося оборудования.
  

Для DSL-соединения требуется специальное оборудование, как и для ISDN. DSL-модемы разделяют сигналы на два канала: принимающий и передающий. При использовании технологии DSL Lite это разделение происходит на телефонном коммутаторном узле (см. рис. 1.9). Технология DSL более экономна по сравнению с ISDN, так как DSL-оборудование стоит дешевле, чем ISDN, а разделение сигнала осуществляется в оборудовании, установленном в помещении пользователя. Не следует думать, что DSL является "лекарством" на все случаи жизни. Для установки DSL-связи пользователь должен находиться не далее пяти миль от телефонной коммутационной станции.




Рис. 1.9.  Высокую пропускную способность DSL-модема обеспечивает разделение трафика на два канала, работающих в разных направлениях

Кабельные модемы и спутниковая связь

Если мысль о передаче высокоскоростных данных через телефонную линию кажется вам невыносимой, то знайте, что есть варианты преодоления "последней мили". Кабельные модемы и спутниковая связь завоевывают популярность как способы высокоскоростного подключения к интернету.

Кабельный модем. Использует в качестве носителя коаксиальный кабель, при помощи которого подключено кабельное телевидение. Кабельный модем подключается к телевизионному кабелю и к сетевой карте Ethernet компьютера.

В зависимости от пакетов услуг, предлагаемых компанией, вы можете рассчитывать на скорость получения данных от 384 Кбит/с до нескольких миллионов бит в секунду. Слабым местом кабельных модемов является то, что они используют информационный канал наравне с соседними пользователями. Будет замечательно, если вы окажетесь единственным обладателем кабельного модема. Однако при наличии других пользователей, подключающихся к сети, скорость передачи данных резко снижается.

Спутниковая связь. Основными ограничительными факторами на пути решения проблемы "последней мили" являются возможности телефонной компании в предоставлении абонентской цифровой линии (DSL) или компании кабельного телевидения в предоставлении кабеля. Однако даже если вы заброшены на северное побережье озера Сьюпериор, вы можете справиться с этой проблемой. Многие видели 18-дюймовые спутниковые тарелки, прикрепленные к крышам и стенам домов. Раньше они использовались только для просмотра телепрограмм и кинофильмов. А сегодня многие компании предлагают через них спутниковый доступ в интернет. Раньше спутниковая связь работала только в режиме скоростного приема информации, но в последнее время ее функциональность расширилась до осуществления двухсторонней скоростной передачи данных.

Транк-технологии глобальной связи

Выше уже говорилось о том, что транк - это высокопроизводительный канал связи, соединяющий две точки, каждая из которых является коммутационным узлом. Такие каналы не обязательно работают только на междугородных и городских линиях, их можно устанавливать внутри зданий и студенческих городков.

А теперь давайте рассмотрим соединения Т1, Т3 и технологию Frame Relay.

Арендуемые линии Т1 и Т3

Т1 и Т3 являются наиболее распространенными технологиями для арендуемых линий в Северной Америке и Японии. Арендуемые линии являются линиями связи (или фрагментами линий), которые резервируются для использования организациями за определенную плату.

Наиболее популярной технологией цифровых линий является Т1. Она использует телекоммуникационную схему мультиплексирования с временным разделением (time-devision multiplexing, TDM) для работы на скоростях передачи данных до 1,5 Мбит/с. TDM объединяет все потоки данных в одной линии, назначая каждому потоку свой временной слот. В линиях Т1 используется медный кабель, и вы можете арендовать такую линию в своей телефонной компании. Если пропускная способность в 1,5 Мбит/с превышает ваши потребности, то можно арендовать часть линии Т1.

Линии Т3 являются более надежным вариантом линий Т1 и обеспечивают скорость передачи данных в 45 Мбит/с. Технологии Т3 обычно используются крупными поставщиками услуг интернет-связи для более мелких провайдеров. Линию Т3 можно разбивать на отдельные сегменты, и это очень удобно, поскольку пропускная способность и цена за использование такой линии слишком велики для одной организации.

Frame Relay

И напоследок рассмотрим технологию ретрансляции кадров Frame Relay. Ретрансляция кадров применяется для передачи данных в крупных сетях, как, например, региональная телефонная компания AT&T. На рисунке 1.10 показано, как технология Frame Relay использует линии телефонной связи для соединения с удаленными точками.




Рис. 1.10.  Технология Frame Relay эффективна для нестационарного трафика

С точки зрения стоимости технология ретрансляции кадров выглядит достаточно привлекательно. Она получила свое название в связи с тем, что данные конвертируются в кадры (фреймы) переменной длины. Работа сети ускоряется из-за того, что управление сеансами связи и исправление ошибок возлагается на узлы, расположенные в сети.

Пользователи арендуют постоянный виртуальный канал (Permanent Virtual Circuit - PVC), который предоставляет им выделенную WAN-линию без арендной платы. Как вы помните, Т1 и Т3 являются арендуемыми платными соединениями, независимо от того, сколько времени вы ими пользуетесь.

Пользователи линий Frame Relay оплачивают использование канала связи в зависимости от времени, проведенного в сети, в контракте они могут также установить перечень платных услуг, предоставляемых компанией.

Сети Frame Relay базируются на каналах Т1 и Т3, управляемых оператором сети. Использование сетей с ретрансляцией кадров целесообразно в том случае, если объем передаваемой информации не очень велик.

Говорить о работе сетей можно много и долго. Только об основных функциях сетевых соединений можно написать целые тома. Нашей целью являлось обсуждение базовых моментов сетевого и межсетевого взаимодействия. Эти сведения необходимы для дальнейшей работы с Windows XP Professional