Вычислительные машины, сети и телекоммуникац. системы_ Пятибратов А.П. и др_УМК_ЕАОИ, 2009 -292с

Компьютерные сети и сетевые технологии

•сервера удаленного доступа, позволяющего пользователю удаленной рабочей станции, связанной с сетью через этот сервер, чувствовать себя полноправным клиентом сети;

•сервера обеспечения защиты данных от несанкционированного доступа и контро- ля за доступом;

•файл-сервера, обеспечивающего создание централизованного хранилища боль- шого количества файлов для коллективного использования;

•сервера приложений, приспособленного для работы в системах клиент-сервер в качестве высокопроизводительного компьютера, выполняющего запросы РС;

•сервера печати, обеспечивающего выполнение запросов пользователей сети на пе- чатные работы;

•сервера домена, обеспечивающего централизованное управление и защиту в больших сетях, где формируются домены – произвольные группы серверов, ис- пользующих единую базу учетных записей пользователей и политику защиты. Один из серверов этой группы, т. е. домена, выполняет функции контроллера до- мена (сервера домена);

•сервера резервирования данных, обеспечивающего возможность резервного копи- рования файлов на магнитную ленту;

•сервера связи для соединения различных сегментов многосегментной сети, а также сопряжения разнородных сетей, прежде всего, с довольно распространенной се-

тью NetWare.

Всвязи с постоянным ростом популярности системы Windows NT ряд фирм вы- пустили продукты, позволяющие ее совместную работу с другими сетями.

Всетях с децентрализованным управлением, или одноранговых сетях (по срав-

нению с ЛКС с централизованным управлением их существенно меньше), объединяются компьютеры, каждый из которых может быть и сервером, и клиентом. В такой сети лю- бой компьютер работает под управлением обычной дисковой ОС, а для выполнения се- тевых функций в его оперативную память загружаются программы одноранговой СОС.

Для одноранговых ЛВС популярными СОС являются NetWare Lite фирмы Novell

иLANtastic фирмы Artisoft. Большинство этих систем базируются на ОС ПЭВМ типа MS DOS, OS/2, Unix и Windows.

Система NetWare Lite довольно удобна для управления работой небольших одно- ранговых сетей топологии Ethernet и Token Ring. В сети с системой NetWare Lite управле- ние сетью сравнительно простое, оно включает распределение ресурсов между пользова- телями, управление доступом к сети и другие задачи. Здесь также может быть введен ад- министратор, однако, как правило, каждый пользователь сам решает, какие ресурсы своей АС он выделяет в общее распоряжение. Система NetWare Lite работает в среде MS DOS, поэтому ее возможности, предоставляемые прикладным программам, не отличают- ся от возможностей DOS (например, режим «клиент-сервер» здесь невозможен).

Система LANtastic (выпущена фирмой Artisoft в 1987 году) является одной из пер- вых одноранговых СОС. Она очень удобна для пользователей одноранговых сетей, рабо- тающих в упрощенном режиме, когда основные операции в сети сводятся к передаче не- больших сообщений между компьютерами и использованию в режиме разделения вре- мени общих файлов или устройств. Фирма Artisoft готовит усовершенствованные версии этой СОС, обеспечивающие, в частности, повышенную производительность операций ввода-вывода для эффективной многопользовательской работы с базами данных.

Водноранговых ЛКС применяются также более совершенные СОС: Windows for Workgrups, Personal NetWare, POWERLan.

221

Вычислительные машины, сети и телекоммуникационные системы

Сетевые операционные системы обеспечивают выполнение обширных, но лишь общих функций ЛКС (поддержка файл-сервера, обеспечение многопользовательской ра- боты, безопасности и секретности данных и т. д.), но они не могут самостоятельно реали- зовать многочисленные прикладные процессы. Например, не все СОС имеют собствен- ные средства программирования электронной почты − одного из основных приложений ЛКС. Поэтому важным требованием к большинству современных прикладных про- граммных средств является их способность работать в условиях локальных сетей, т. е. вы- полнять функции прикладных программ сети (ППС).

В состав наиболее известных ППС входят:

−текстовые процессоры нового поколения (Word 97, Word 2000);

−пакеты электронных таблиц, или табличных процессоров (SuperCalc-5, Lotus 1-2-3

версии 2.01 и 3.0, Quatro Pro версии 3.0, Excel 7.0);

−СУБД (Access, dBASE – 4;5, CLIPPER – 5.0, Paradox 5.0 и др.);

−пакеты группового обеспечения (Notes, Offis Vision);

−пакеты электронной почты (Microsoft Mail);

−интегрированные пакеты (Sumphony, FrameWork);

−пакеты телесвязи для обеспечения передачи файлов между ПК (CROSSTALK, SMARTTERM, SMARTCОM II, KERMIT).

Эти ППС должны обеспечивать возможность функционирования в сети опреде-

ленного типа. В настоящее время более 90 % рынка объединились вокруг сетей Ethernet и Token Ring. Именно к этим типам сетей приспосабливаются большинство разработчиков сетевых программных средств.

На эффективность функционирования ЛКС оказывают влияние следующие ос- новные факторы:

−уровень квалификации пользователей сети. ЛКС − человеко-машинная система, поэтому выходной эффект ее функционирования определяется характеристика- ми всех трех групп элементов − эргатических, неэргатических и производствен- ной среды;

−качество и возможности СОС, особенно разнообразие и удобство административ- ных средств для управления сетью и работы пользователей, использование обще- сетевых ресурсов, зависимость производительности от количества РС в сети;

−топология сети и используемые в ней протоколы передачи данных;

−количество и возможности аппаратного обеспечения сети (в том числе возможно- сти передающей среды по пропускной способности) и ППС;

−количество АС в сети, степень их активности, технология работы пользователей, время на удовлетворение запросов пользователей;

−объем и технология использования информационного обеспечения (баз данных и баз знаний);

−перечень предоставляемых услуг и их интеллектуальный уровень;

−средства и методы защиты информации в сети;

−средства и методы обеспечения отказоустойчивости ЛКС;

−методы планирования распределенного вычислительного процесса;

−режимы функционирования сети.

Сетевое программное обеспечение, осуществляющее управление одновременной

обработкой информации в различных узлах сети, с точки зрения пользователей является распределенной операционной средой (системой) [34], принципиальное отличие кото- рой от традиционных централизованных ОС заключается в необходимости применения средств передачи сообщений между одновременно реализуемыми процессами и средств

222

Компьютерные сети и сетевые технологии

синхронизации этих процессов. Параллельные вычислительные процессы могут возни- кать между процессами: внутри одной задачи, в разных задачах, в задачах пользователя и самой РОС.

Взаимодействие асинхронных параллельных процессов в сети, обеспечиваемое РОС, включает три элемента: инициацию, завершение и синхронизацию. Процесс ини- циируется и завершается путем посылки сообщения локальной операционной системе, находящейся в другом узле сети. Процессы и сообщения дополняют друг друга: сообще- ния инициируют выполнение процессов, а процессы вызывают посылку сообщений. Для синхронизации процессов используется механизм событий. Она считается выполненной корректно, если результат параллельных вычислений совпадает с результатом последо- вательных вычислений.

Организация вычислительных процессов в ЛКС сопровождается планированием использования выделяемых ресурсов. Методы планирования отличаются большим мно- гообразием, что объясняется многообразием структуры, режимов работы и методов управления ЛКС. В частности, выбор метода планирования тесно связан с режимом функционирования ЛКС. Выделяются следующие режимы: однопрограммная (одноза- дачная) пакетная обработка, многопрограммная (многозадачная) пакетная обработка, однопрограммная мультипроцессорная обработка (т. е. параллельная обработка одной программы на нескольких компьютерах сети), однопрограммная обработка в режиме разделения времени (многопользовательские системы), многопрограммная обработка в режиме разделения времени, многопрограммная мультипроцессорная обработка (уни- версальный режим работы сети).

Основными критериями оптимальности плана использования вычислительных ресурсов ЛВС для ее терминированных параллельных программ могут быть: минимиза- ция времени выполнения программ (требуется минимизировать максимальное время выполнения программ при заданном количестве доступных процессов), минимизация количества требуемых РС (минимизируется количество процессов, обеспечивающих вы- полнение программ за время, не превышающее заданное), минимизация среднего вре- мени окончания выполнения заданий (ориентирована на наиболее быстрое в среднем освобождение занимаемых ресурсов сети), максимизация загрузки РС сети, минимиза- ция времени простоев РС. Последние два критерия направлены на более полное исполь- зование процессорного времени.

Эффективность функционирования ЛКС в значительной степени определяется способами создания и ведения баз данных. В локальных сетях для создания БД реализо- ваны две архитектуры: файл-сервер и «клиент-сервер».

Вслучае использования архитектуры файл-сервер файлы базы данных распола- гаются на дисках файл-сервера (в качестве файл-сервера применяется мощный ПК на процессоре Pentium или 80486), и все рабочие станции получают к нему доступ, т. е. на РС устанавливаются сетевые версии широко распространенных СУБД персональных компьютеров. Основной недостаток такой архитектуры заключается в необходимости пересылки по линиям связи сети фрагментов файлов базы данных значительных объе- мов, что приводит к быстрому насыщению сетевого графика и возрастанию времени ре- акции информационной системы, следовательно не обеспечивается достаточная произ- водительность сети (особенно при большом количестве РС).

Вархитектуре «клиент-сервер» этот недостаток устранен, поэтому обеспечивается совместная работа многих пользователей с большими БД в реальном масштабе времени. Помимо файл-сервера к сети подключается еще один мощный компьютер (СУБД-сервер, или сервер БД) исключительно для работы с БД. Сама база данных может располагаться на дисках СУБД-сервера или файл-сервера. Принимая запросы от РС на поиск данных в

223

Вычислительные машины, сети и телекоммуникационные системы

БД, СУБД-сервер сам осуществляет поиск и его результаты отсылает через сеть в запро- сившую их РС. Следовательно, по сети передаются только запрос и найденные данные. СУБД-сервер обычно работает в среде многозадачной ОС, которая сама занимается рас- пределением ресурсов при поступлении одновременно нескольких запросов от РС.

Важным фактором в обеспечении высокой эффективности функционирования ЛКС является организация распределенной базы данных, представляющей собой логи- чески единую базу данных, отдельные физические части которой размещены на не- скольких РС сети. Основная особенность РБД − ее «прозрачность», означающая незави- симость пользователей и прикладных программ от способа размещения информации на РС сети. Локализация данных, декомпозиция запросов и композиция результатов долж- ны выполняться системой без участия пользователей. В процессе работы пользователи не должны учитывать, что их запросы будут обрабатываться в сети, возможно, на несколь- ких РС. Администрирование и доступ пользователей к РБД осуществляются с помощью системы управления распределенной базой данных (СУРБД). Основные функции СУРБД: планирование обработки запросов пользователей к РБД; определение РС, на ко- торой хранятся запрашиваемые данные; декомпозиция распределенных запросов на ча- стные подзапросы к БД отдельных РС; передача частных подзапросов и их выполнение на удаленных РС; прием результатов выполнения частных подзапросов и композиция общего результата; управление параллельным доступом к РБД многих пользователей; обеспечение целостности РБД.

До сих пор рассматривались процессы функционирования локальной сети с фик- сированной кабельной системой, направленные на удовлетворение запросов «местных» пользователей, работающих в составе АС сети. Однако пользователи ЛКС могут быть удалены от сети на значительные расстояния и связаны с ней обычным телефонным ка- белем. Таким удаленным абонентам, в распоряжении которых имеется свой компьютер, должна быть предоставлена возможность использования ресурсов сети наравне с «мест- ными» абонентами.

Существуют два способа установления и обеспечения взаимосвязи ЛКС-

удаленный абонент, различающиеся используемыми для их реализации программно- аппаратными средствами и степенью удобства для абонента [39].

Первый способ, называемый «удаленный клиент» или «удаленный вход в систему» (remote login), реализуется путем подключения удаленного персонального компьютера (УПК) к сети через коммутатор или мост, построенный на базе персонального компью- тера. Связь между УПК и мостом осуществляется обычно по телефонному кабелю. Вход в ЛКС происходит так, как будто УПК физически присоединен к сети.

Кроме простоты реализации, преимуществом этого способа является предостав- ление УПК полного комплекта переадресуемых дисководов. Следовательно, прикладные программы могут использовать стандартные пути доступа к файлам программ и данных. Основной и существенный недостаток способа – его инерционность, большое время ре- акции на запрос удаленного абонента из-за малой скорости передачи данных по теле- фонной линии. Это особенно заметно, когда при реализации этого способа приходится перемещать большие файлы и прикладные программы. Такой способ целесообразно ис- пользовать, если основная масса прикладных программ выполняется локально на УПК, а к сети обращение происходит только с целью передачи небольших файлов.

Второй способ, именуемый «передача экрана» (screen transfer), реализуется путем подключения УПК к так называемому серверу доступа, который непосредственно под- соединен к сети. Связь между УПК и сервером доступа – также по телефонному кабелю. УПК осуществляет контроль над сервером доступа: по командам, набранным на своей

224

Компьютерные сети и сетевые технологии

клавиатуре, он посылает запросы к серверу доступа и принимает на экране дисплея от- ветные сообщения.

Серверы доступа обеспечивают удаленным абонентам дистанционный доступ к общесетевым ресурсам. Они выполняют эту шлюзовую функцию с помощью программ- ных средств дистанционного управления. Будучи подключенным к ЛКС, сервер доступа по запросу УПК может извлекать нужную прикладную программу с жесткого диска сете- вого сервера и выполнять ее с помощью своих собственных процессорных плат. Дисплеи взаимосвязанных УПК и сервера доступа работают параллельно, позволяя нажатием клавиш на клавиатуре УПК управлять сервером доступа и обеспечивать вызов на экран УПК той информации, которая отображается на экране сервера доступа. Посылая вызов серверу доступа, удаленные абоненты могут пользоваться услугами электронной почты, передавать файлы, выводить данные на печатающее устройство сети, получать доступ к серверу телефаксов для отправки факсимильной информации. Серверы доступа явля- ются хорошим средством для использования баз данных в режиме «клиент-сервер».

Такой способ присоединения УПК к ЛКС отличается малой инерционностью, так как прикладные программы выполняются на подключенном к сети компьютере, где они получают доступ к быстродействующим сетевым связям и ресурсам. Его целесообразно использовать, когда прикладные программы удаленных абонентов хранятся в сети. Уда- ленное выполнение этих программ уменьшает количество потоков данных, которые должны передаваться по медленно действующим телефонным линиям. Передаются только команды и изображения экранов с помощью программы передачи экрана.

Вкомпьютерных сетях серверы доступа могут, как правило, обрабатывать запросы от нескольких одновременно работающих УПК.

Всоставе современных СОС имеются программные компоненты, обеспечивающие реализацию рассмотренных способов взаимодействия УПК и ЛКС. Это программы уда- ленного доступа и программы удаленного управления, реализующие соответственно спо- собы «удаленный клиент» и «передача экрана».

5.5.Принципы построения, функции и типы ГКС

Глобальные компьютерные сети (их называют также территориальными компьютерными сетями), появление которых обусловлено достижениями научно-технического прогресса и объясняется потребностью в обмене ин- формацией, стали неотъемлемой частью осуществления программ сотруд- ничества между странами. Типичными абонентами ГКС являются локальные

Определение сети организаций (предприятий, компаний и т. д.), расположенных друг от друга на значительных расстояниях и нуждающихся в обмене информацией. Услугами ГКС пользуются и отдельные компьютеры. Созданием глобальных сетей обычно занимаются крупные телекоммуникационные компании и ре- же – крупные корпорации для своих внутренних нужд. Компания, поддер- живающая нормальную работу сети, называется оператором, а компания, оказывающая платные услуги абонентам сети, – поставщиком услуг, или провайдером. Владелец, оператор и поставщик могут представляться одной компанией. Кроме ГКС функционируют и другие виды территориальных сетей передачи информации – телефонные, телеграфные, телексные.

На характере развития сетевых структур в большой степени отражаются общие мировые тенденции развития КС. Одна из них – тенденция объединения в той или иной

225

Вычислительные машины, сети и телекоммуникационные системы

форме различных сетевых структур, обусловленная необходимостью предоставления пользователям возможности связи с ЛКС или компьютером, находящимся в любой точке планеты (в современном мире это важное условие конкурентной способности предпри- ятия, оказывающего телекоммуникационные услуги).

Процессу объединения сетей способствует развитие их архитектуры в направле- нии создания национальных и международных ассоциаций систем компьютерной связи, в которых используются ЭВМ, изготовленные различными производителями и управ- ляемые различными ОС. Это стало возможно, так как в основу моделей и архитектуры сетей положены международные стандарты. В результате во всех странах в настоящее время выпускаются в основном разнообразные аппаратные и программные средства тер- риториальных глобальных и локальных сетей нового типа – открытых сетей, удовлетво- ряющих требованиям международных стандартов.

Воснову архитектуры сетей положен многоуровневый принцип передачи со-

общений. Формирование сообщения осуществляется на самом верхнем уровне модели ВОС. Затем (при передаче) оно последовательно проходит все уровни системы до самого нижнего, где и передается по каналу связи адресату. По мере прохождения каждого из уровней системы сообщение трансформируется, разбивается на сравнительно короткие части, которые снабжаются дополнительными заголовками, обеспечивающими инфор- мацией аналогичные уровни на узле адресата. В этом узле сообщение проходит от ниж- него уровня к верхнему, снимая с себя заголовки. В результате адресат принимает сооб- щение в первоначальном виде.

ВГКС управление обменом данных осуществляется протоколами верхнего уровня модели ВОС. Независимо от внутренней конструкции каждого конкретного протокола верхнего уровня, для них характерно наличие общих функций: инициализация связи, передача и прием данных, завершение обмена. Каждый протокол имеет средства для идентификации любой рабочей станции сети по имени, сетевому адресу или по обоим этим атрибутам. Активизация обмена информации между взаимодействующими узлами начинается после идентификации узла адресата узлом, инициирующим обмен данными. Инициирующая станция устанавливает один из методов организации обмена данными: метод дейтаграмм или метод сеансов связи. Протокол представляет средства для прие- ма/передачи сообщений адресатом и источником. При этом обычно накладываются ог- раничения на длину сообщений.

Возможности и конкурентоспособность любой КС определяются, прежде всего, ее информационными ресурсами – знаниями, данными, программами, которые сеть пред- ставляет пользователям. Естественно, что эти ресурсы должны как можно шире охваты- вать те области, в которых работают пользователи сети. Кроме того, они должны непре- рывно обновляться и пополняться.

По мере развития сетей расширяется перечень предоставляемых ими услуг и по- вышается их интеллектуальный уровень.

К числу наиболее распространенных услуг, предоставляемых современными ГКС, относятся:

•телекоммуникационные (транспортные): обмен сообщениями в режиме «элек- тронная почта» как между пользователями одной сети, так и между пользователя- ми различных сетей; обмен сообщениями между участниками телеконференций и телесеминаров; организация электронных бюллетеней новостей (электронных до- сок объявлений); организация диалога и обмен сообщениями двух абонентов в режиме «запрос-ответ»; передача больших массивов – файлов; размножение сооб- щений и передача их по заранее подготовленному списку; приоритетное обслу- живание сообщений согласно категориям срочности; организация замкнутых групп абонентов (подсетей) для взаимного обмена информацией только в рамка

226

Компьютерные сети и сетевые технологии

группы; доставка факсимильных сообщений; переадресация сообщений в случае изменения адреса получателя информации; выдача копий сообщений по запро- сам абонентов и др.;

•вычислительные: удовлетворение запросов абонентов сети, требующих больших объемов работ по обработке информации;

•информационные: поиск информации по вопросам, интересующим абонентов;

•консультационные: консультации по информационному и программному обеспече- нию сети; консультации по технологии использования общесетевых ресурсов; обуче- ние навыкам работы скомпьютером и другими техническими средствами идр.;

•технические: установка программного обеспечения, установка и тестирование мо- демов и др.;

•рекламные: размещение рекламы в электронных конференциях и семинарах.

Восновном ГКС используется для предоставления транспортных услуг, характер- ных для трех нижних уровней модели ВОС. Однако по мере развития глобальных сетей удельный вес других услуг, относящихся к верхним уровням этой модели (эти услуги на- зываются высокоуровневыми), имеет устойчивую тенденцию к повышению. Это связано,

впервую очередь, с использованием и развитием сети Internet. Высокоуровневые (прежде всего, информационные и вычислительные) услуги этой сети оказывают громадное влияние на работу как предприятий, так и индивидуальных пользователей сети. Техно- логии Internet все в большей степени проникают в локальные и особенно в корпоратив- ные сети. Появился даже специальный термин – intranet, применяемый в тех случаях, ко- гда технология Internet переносится в корпоративную сеть.

Вотличие от локальных сетей, в составе которых имеются свои высокоскоростные каналы передачи информации, глобальная (а также региональная и, как правило, корпо- ративная) сеть включает подсеть связи (иначе: территориальную сеть связи, систему пе- редачи информации), к которой подключаются локальные сети, отдельные компьютеры

итерминалы (средства ввода и отображения информации). Подсеть связи состоит из ка- налов передачи информации и коммуникационных узлов, которые предназначены для передачи данных по сети, выбора оптимального маршрута передачи информации, ком- мутации пакетов и реализации ряда других функций с помощью компьютера (одного или нескольких) и соответствующего программного обеспечения, имеющихся в комму- никационном узле. Компьютеры, за которыми работают пользователи-клиенты, называ- ются рабочими станциями, а компьютеры, являющиеся источниками ресурсов сети, пре- доставляемых пользователям, называются серверами. Такая структура сети получила на- звание узловой.

Типовая структура глобальной сети приведена на рис. 35. Территориальная сеть связи включает ряд коммуникационных узлов (КУ), связанных между собой высокоскоро- стными магистральными линиями связи – выделенными аналоговыми или цифровыми. Коммуникационные узлы устанавливаются в тех пунктах, где требуются ответвления или слияние потоков данных конечных абонентов. Абоненты обычно подключаются к сети с помощью выделенных каналов связи с меньшей производительностью, чем у магист- ральных каналов. Допускается использование и коммутируемых каналов, хотя качество транспортных услуг при этом ухудшается.

Глобальные сети отличаются гораздо большим разнообразием конечных узлов по сравнению с ЛКС (основные их типы показаны на рис. 35). Конечные узлы вырабатывают данные для передачи в глобальной сети, для которой они являются устройствами типа DTE (Data Terminal Equipment) – портом маршрутизатора или удаленного моста (на рис. 35 мосты не показаны). Удаленные мосты строят таблицы МАС-адресов и принимают решение – передавать кадры в ТСС или нет. Маршрутизаторы определяют маршрут для передачи пакета следующему маршрутизатору.

227

Вычислительные машины, сети и телекоммуникационные системы

Рис. 35. Структура ГКС

АТС

ЛКС

МП

М

КУ

КУ

М М

РС

ЛКС ЛКС

ЛКС	КУ–коммутационный узел
	МП – мультиплексор
	М – маршрутизатор
	РС – рабочая станция
	ЛКС – локальная компьютерная сеть

МТСС – территориальная сеть связи

КУ РС

РС

Аналоговые или цифровые выде-

ленные линии

ТСС

КУ

М ЛКС

МП

АТС М

ЛКС

Мультиплексоры обеспечивают совмещение в рамках одной ТСС компьютерного и голосового трафика. При передаче голосовые данные от АТС поступают в мультиплек- сор, где упаковываются в кадры или пакеты территориальной сети и отправляются в эту сеть. На приемной стороне мультиплексор должен распознать тип данных, находящихся в пакете, – это замеры голоса или компьютерные данные – и отсортировать их по своим выходам. Голосовые данные направляются в АТС, а компьютерные – через маршрутиза- тор в ЛКС. Если ГКС поддерживают приоритезацию трафика, то кадрам голосового тра- фика мультиплексор присваивает наивысший приоритет, с тем чтобы эти кадры в ком- муникационных узлах обрабатывались в первую очередь.

В глобальной сети строго описан и стандартизован интерфейс «пользователь-сеть» (User-to-Network Interface, UNI), с тем чтобы пользователи могли подключаться к сети с помощью коммуникационного оборудования любого производителя, соблюдающего этот стандарт. Что касается протоколов взаимодействия коммутаторов внутри сети, назы-

228

Компьютерные сети и сетевые технологии

ваемых интерфейсом «сеть-сеть» (Network-to-Network Interface, NNI), то они стандарти- зуются не всегда. Для подключения сети к устройствам DTE имеется несколько стандарт- ных интерфейсов, представляющих собой стандарты физического уровня. Эти интер- фейсы обеспечивают передачу данных со скоростями от 300 бит/с до нескольких мегабит в секунду на небольшие расстояния (15-20 м), что вполне достаточно для удобного раз- мещения маршрутизатора или модема. Наиболее популярным низко- и среднескорост- ным интерфейсом является интерфейс RS-232С/V.24, поддерживающий как асинхрон- ный, так и синхронный режимы работы. Он позволяет подключить к компьютеру не только коммуникационное устройство (модем, маршрутизатор), но и такие периферий- ные устройства, как мышь, графопостроитель и др.

Типы ГКС. Наиболее подходящим режимом работы глобальной сети, приведен- ной на рис. 35, является режим коммутации пакетов. Его предпочтительность для связи локальных сетей подтверждается не только производительностью сети, оцениваемой суммарным трафиком, передаваемым в единицу времени, но и стоимостью предостав- ляемых услуг: при равенстве скорости доступа в сеть ГКС с коммутацией пакетов в 2-3 раза дешевле сети с коммутацией каналов (т. е. публичной телефонной сети). Поэтому при создании корпоративной сети (организации, предприятия) с рассредоточенными элементами, необходимо стремиться к построению или использованию имеющейся ТСС

стерриториально распределенными коммутаторами пакетов.

Взависимости от того, какие компоненты используются для построения глобаль- ных связей преимущественно в корпоративной компьютерной сети, различают следую- щие типы сетей [39]:

•глобальные сети с выделенными каналами связи;

•глобальные сети с коммутацией каналов;

•глобальные сети с коммутацией пакетов.

Вглобальных сетях с выделенными каналами выделенные (арендуемые) каналы предоставляются телекоммуникационными компаниями, владеющими каналами даль- ней связи, или телефонными компаниями, которые сдают в аренду каналы обычно в пределах города или района. Выделенные каналы применяются при построении магист- ральных связей между крупными ЛКС. Однако при большом количестве объединяемых удаленных ЛКС и интенсивном смешанном трафике между ними их применение приво- дит к большим затратам.

Используется ряд типов выделенных каналов – от аналоговых каналов тональной частоты с полосой пропускания 3,1 кГц до цифровых каналов технологии SDH с пропу- скной способностью 155 и 622 Мбит/с.

При передаче данных по выделенным аналоговым каналам используются модемы, работающие на основе методов аналоговой модуляции – амплитудной, частотной, фазо- вой. Модемы стандартизированы по скорости передачи данных и методу модуляции, по способам исправления ошибок, по способам сжатия данных. Модемы различаются по реализуемым режимам работы: модемы, работающие только в асинхронном режиме; мо- демы, работающие только в синхронном режиме; асинхронно-синхронные модемы, яв- ляющиеся наиболее универсальными устройствами.

Цифровые выделенные линии образуются путем постоянной коммутации в пер- вичных сетях, построенных на базе аппаратуры, которая реализует принцип разделения канала во времени (TDM). Существуют две технологии передачи данных по таким лини- ям – североамериканская и европейская, ставшая международной.

Вамериканском стандарте используются цифровые каналы типа Т1, Т2 и Т3 и реа- лизуется идея образования каналов с иерархией скоростей. Аппаратура Т1 позволяет в цифровом виде мультиплексировать, передавать и коммутировать данные по 24 каналам.

229

Вычислительные машины, сети и телекоммуникационные системы

Каждый канал образует цифровой поток данных 64 кбит/с. Мультиплексоры Т1 сами осуществляют оцифровывание голоса с частотой 8 кГц и кодирование голоса с помощью импульсно-кодовой модуляции. Канал Т2 образуется путем объединения четырех кана- лов Т1, он обеспечивает передачу данных со скоростью 6,312 Мбит/с. Объединение семи каналов Т2 образует канал Т3, передающий данные со скоростью 44,736 Мбит/с. Взаимо- действие аппаратуры Т1, Т2 и Т3 позволяет образовать иерархическую сеть с магистраль- ными и периферийными каналами трех уровней скоростей. При этом передается не только голос, но и любые данные в цифровой форме – компьютерные данные, телевизи- онное изображение, факсы и т. п.

В международном стандарте аналогом каналов Т являются каналы типа Е1, Е2 и Е3 со скоростями соответственно 2,048 Мбит/с, 8,488 Мбит/с и 34,368 Мбит/с. На практике используются в основном каналы Т1, Е1, Т3 и Е3.

Для передачи компьютерных данных по выделенным аналоговым или цифровым каналам применяются протоколы канального уровня РРР, SLIP, HDLC.

Протокол PPP (Point-to-Point Protocol, протокол «точка-точка») как часть стека TCP/IP применяется для передачи кадров по последовательным каналам связи. Он в наибольшей степени подходит для современных выделенных каналов и стал фактиче- ским стандартом при соединении удаленных пользователей с серверами и для образова- ния соединений между маршрутизаторами в корпоративной сети. Это наиболее распро- страненный протокол из трех отмеченных протоколов.

Протокол SLIP (Serial Line IP) выполняет единственную функцию: из последова- тельности передаваемых по последовательному каналу бит выделяет границы IP-пакета. Следовательно, для установления связи по этому протоколу компьютеры должны иметь информацию об IP-адресах друг друга. Протокол не имеет механизмов передачи адрес- ной информации, идентификации, определения и коррекции ошибок.

Протокол HDLC (Highlevel Data Link Control), имеющий статус стандарта, реали- зует ряд функций: режим логического соединения, контроль искаженных и потерянных кадров и их восстановление, управление потоком кадров. Однако с использованием циф- ровых каналов и современных модемов протокол HGLC потерял свое значение и в на- стоящее время на выделенных каналах вытеснен протоколом РРР.

Объединение локальных сетей с помощью выделенных каналов осуществляется маршрутизаторами и удаленными мостами.

Глобальные сети с коммутацией каналов строятся на базе традиционных анало-

говых телефонных сетей и цифровых сетей с интеграцией услуг ISDN.

Сети ISDN и телефонные сети, построенные на цифровых коммутаторах, во мно- гом свободны от недостатков традиционных аналоговых телефонных сетей (низкое каче- ство составного канала, большое время установления соединения). Однако по-прежнему оплата за использование сети идет не за объем переданного трафика, а за время соедине- ния. Тем не менее сети с коммутацией каналов остаются широко распространенными. Для массовых абонентов, работающих дома, телефонная связь оказывается единственным подходящим видом глобальной службы связи из соображений доступности и стоимости.

Передача данных по аналоговым коммутируемым телефонным каналам осущест- вляется с использованием модемов, которые поддерживают процедуру автовызова або- нента и работают по 2-проводному окончанию. Используются те же модели модемов, что и для выделенных каналов.

Для сетей ISDN основным режимом коммутации является режим коммутации кана- лов, а данные обрабатываются в цифровой форме. Абонентами этих сетей обычно являют- ся компьютеры или локальные сети, подключаемые к сети с помощью маршрутизаторов

230