6.4. Каналы передачи данных по компьютерным сетям

Для того чтобы компьютеры могли связаться между собой в сеть, они должны быть соединены между собой с помощью некоторой физической передающей среды. Основными типами передающих сред, используемых в компьютерных сетях, являются:

аналоговые телефонные каналы общего пользования; цифровые каналы; узкополосные и широкополосные кабельные каналы;

радиоканалы и спутниковые каналы связи; оптоволоконные каналы связи.

Аналоговые каналы связи первыми начали применяться для передачи данных в компьютерных сетях и позволили использовать уже существовавшие тогда развитые телефонные сети общего пользования.

Передача данных по аналоговым каналам может выполняться двумя способами. При первом способе телефонные каналы (одна или две пары проводов) через телефонные станции физически соединяют два устройства, реализующие коммуникационные функции с подключенными к ним компьютерами. Такие соединения называют выделенными линиями, или непосредственными соединениями. Второй способ – это установление соединения с помощью набора телефонного номера (с использованием коммути-

руемых линий).

Качество передачи данных по выделенным каналам, как правило, выше, и соединение устанавливается быстрее. Кроме того, на каждый выделенный канал необходимо свое коммуникационное устройство (хотя есть и многоканальные коммуникационные устройства), а при коммутируемой связи можно использовать для связи с другими узлами одно коммуникационное устройство.

Параллельно с использованием аналоговых телефонных сетей для межкомпьютерного взаимодействия начали развиваться и методы передачи данных в цифровой форме по ненагруженным телефонным каналам (т.е. телефонным каналам, к которым не подведено электрическое напряжение, используемое в телефонной сети) – цифровым каналам.

Следует отметить, что наряду с данными по цифровому каналу можно передавать и аналоговую информацию (голосовую, видео, факсимильную и т.д.), преобразованную в цифровую форму. Именно на этом принципе основана широко используемая в настоящее время IP–телефония.

Для организации связи компьютеров на небольшие расстояния наиболее высокие скорости достигаются при использовании витой пары (ТР - Twisted Pair). Коаксиальные кабели на небольших расстояниях (особенно в локальных сетях) практически вытеснены витой парой, а на больших расстояниях – оптоволоконными каналами связи.

Оптоволоконные кабели более являются защищенными от помех, чем любые соединения на медных проводах. Сигналы в оптоволоконных кабелях затухают и искажаются гораздо меньше, чем в электрических, по-

261

этому не возникает необходимости несколько раз повторять передачу одних и тех же данных. Этим объясняется более высокая скорость передачи информации и большая пропускная способность оптоволоконных кабелей по сравнению с медными. Оптоволоконные каналы связи, несмотря на более высокую стоимость, получают все большее распространение, причем не только для связи на небольшие расстояния, но и на внутригородских и междугородных участках.

Использование в компьютерных сетях в качестве передающей среды радиоволн различной частоты является экономически эффективным либо для связи на больших и сверхбольших расстояниях (с использованием спутников), либо для связи с труднодоступными, подвижными или временно используемыми объектами.

Спутники обычно содержат несколько усилителей (или транспондеров), каждый из которых принимает сигналы в заданном диапазоне частот и регенерирует их в другом частотном диапазоне. Для передачи данных обычно используются спутники, размещенные на геостационарной орбите, на высоте 36000 км. Такое расстояние дает существенную задержку сигнала (в среднем 270 мс), для компенсации которой используют специальные методы.

Обмен данными по радиоканалам может вестись как с помощью аналоговых, так и цифровых методов передачи. Цифровые методы получают в последнее время преимущественное развитие, т.к. позволяют объединить наземные участки цифровых сетей и спутниковых каналов или радиоканалов в единой сети. Новым импульсом в развитии радиосетей стало появление сотовой телефонной связи, позволяющей осуществлять голосовую связь и обмен данными с помощью радиотелефонов или специальных устройств обмена данными.

Успешное развитие цифровой радиосвязи привело к появлению новых видов компьютерных сетей WLAN и WPAN.

Сеть WLAN (Wireless Local Area Network – беспроводная локальная сеть) – вид локальной вычислительной сети (LAN), использующий для связи и передачи данных между узлами высокочастотные радиоволны, а не кабельные соединения. Это гибкая система передачи данных, которая применяется как расширение (или альтернатива) кабельной локальной сети внутри одного офиса, здания или в пределах определенной территории. Расширение и реконфигурация сети для WLAN не является сложной задачей: пользовательские устройства можно интегрировать в сеть, установив на них беспроводные сетевые адаптеры.

Диапазон или область охвата большинства систем WLAN достигает 160 м, в зависимости от количества и вида встреченных препятствий. Скорость работы сравнима со скоростью кабельной сети. Точно так же, как и в обычной сети, пропускная способность сети WLAN зависит от ее топологии, загрузки, расстояния до точки доступа и т.д. Количество пользователей практически не ограничено. Его можно увеличивать, просто устанавливая новые точки доступа. С помощью перекрывающихся точек доступа, на-

262

строенных на разные частоты (каналы), беспроводную сеть можно расширить за счет увеличения числа пользователей в одной зоне. Для создания WLAN сетей могут быть использованы две технологии Wi-Fi и Wi-MAX.

Технология Wi-Fi одна из самых перспективных на сегодняшний день в области компьютерной связи. Wi-Fi (Wireless Fidelity) в переводе с английского – «беспроводная преданность». Технологией Wi-Fi называют один из форматов передачи цифровых данных по радиоканалам. Изначально устройства Wi-Fi были предназначены для корпоративных пользователей, чтобы заменить традиционные кабельные сети, так как для проводной сети требуется тщательная проработка топологии сети и прокладка вручную многих сотен метров кабеля.

Для передачи данных в соответствии со стандартами 802.11a, 802.11b и 802.11g, Wi-Fi использует частоты 2,4 ГГц и 5 ГГц. Связь обеспечивается в радиусе 80-300 м от стандартной точки доступа на открытой местности. При наличии более мощных антенн или усилителей сигнала передача данных может осуществляться на расстояние до 20 км.

Wi-Max – это коммерческое название стандарта беспроводной связи, основанной на стандарте IEEE 802.16-2004, разработанном WiMAX Forum.

Сама аббревиатура WiMAX: Worldwide Interoperability for Microwave Access переводится как «Международное взаимодействие для микроволнового доступа».

Технология Wi-MAX позволяет предоставлять одновременно услуги телефонии, доступа в Интернет и передачи данных без использования кабельных линий. В отличие от традиционных технологий радиодоступа, WiMAX работает и на отраженном сигнале, вне прямой видимости базовой станции, несмотря на городские застройки, деревья или погодные условия. Для передачи данных Wi-MAX также использует частоты 2,4 ГГц и 5 ГГц. Связь обеспечивается в радиусе до 50 км от стандартной точки доступа на открытой местности. Технология Wi-MAX может стать ключевым решением проблемы связи для компаний, чьи офисы расположены в разных зданиях или районах города, где нет свободных линий связи, а стоимость прокладки новых слишком высока.

Microsoft Windows полностью поддерживает Wi-Fi посредством драйверов, качество которых зависит от поставщика. Производители оборудования почти всегда поставляют драйвера под Windows вместе со своими продуктами. Вместе с Windows идёт лишь небольшое количество драйверов для Wi-Fi и ответственность за их наличие в основном лежит на OEM поставщиках и производителях устройств.

Сети WPAN (Wireless Personal Area Network – беспроводные персо-

нальные сети) позволяют устанавливать беспроводные сетевые соединения с устройствами (например, PDA, сотовыми телефонами или переносными компьютерами), используемые внутри личного рабочего пространства (personal operating space, POS). Под личным рабочим пространством понимается пространство, окружающее пользователя радиусом 10 м. В настоящий момент основными технологиями сетей WPAN являются Bluetooth и

263

инфракрасное излучение (IrDA).

Bluetooth – это новая технология беспроводной передачи данных малой мощности, разрабатываемая с целью замены существующих проводных соединений персональных офисной и бытовой техники с широким спектром переносных устройств, таких, как электронные записные книжки и мобильные телефоны, датчики сигнализации и телеметрии и т.п.

Технология Bluetooth была разработана в 1998 г. группой ведущих компаний в области телекоммуникаций. Bluetooth – это возможность объединять в локальные сети любую технику: от мобильного телефона и компьютера до холодильника. При этом одни из немаловажных параметров технологии bluetooth – это низкая стоимость устройства связи, соответственно небольшие размеры и, что немаловажно, совместимость и простота встраивания в различные устройства.

Технология Bluetooth использует небольшие приемопередатчики малого радиуса действия либо непосредственно встроенные в устройство, либо подключаемые через свободный порт или PC-карту. Адаптеры Bluetooth работают в радиусе 10 или 100 м и, в отличие от IrDA (инфракрасный порт), не обязательно в зоне прямой видимости, то есть, между соединяемыми устройствами могут быть различные препятствия, или стены.

Bluetooth технология незаменима для оснащения мобильных телефонов различными внешними устройствами, такими как handsfree, внешняя память или беспроводные модемы (PC-Card-модемы). Более того, bluetooth гарнитуры получили огромное распространение вследствие нескольких свойств: они обладают гораздо меньшей степенью излучения, чем сами мобильные телефоны, а также позволяют вести разговор по телефону без необходимости держать его в руке. Тем самым это bluetooth устройство практически незаменимо для использования в автомобиле, где требуется особое внимание и осторожность и любой разговор по телефону может привести к неприятным последствиям.

По многим прогнозам, в скором будущем Bluetooth – это основная технология для беспроводных коммуникаций на короткие расстояния.

6.5. Дисциплина обслуживания компьютерных сетей

По дисциплине обслуживания все компьютерные сети можно под-

разделить на технологию «клиент-сервер» (client-server) и одноранговую

(peer-to-peer) технологию.

При работе по технологии «клиент-сервер» пользователи делят сетевые ресурсы (как программные, такие как базы данных, файлы, так и аппаратные (сканеры, принтеры)) с другими пользователями. В этом случае в сети все компьютеры делятся на серверы и рабочие станции.

Рабочая станция — это индивидуальное рабочее место пользователя. На рабочих станциях устанавливается обычная операционная система и клиентская часть сетевой операционной системы. Полноправным владель-

264

цем всех ресурсов рабочей станции является пользователь, тогда как ресурсы сервера разделяются всеми пользователями. В качестве рабочей станции может использоваться компьютер практически любой конфигурации, поддерживающей принятую сетевую операционную систему и те приложения, которые на нем должны реализовываться.

Под сервером понимается комбинация аппаратных и программных средств, которая служит для управления сетевыми ресурсами общего доступа. Он обслуживает другие станции, предоставляя общие ресурсы и услуги для совместного использования.

Всетях с выделенным сервером в основном именно аппаратные ресурсы сервера, чаще всего дисковая память, доступны всем пользователям. Серверы, разделяемым ресурсом которых является дисковая память, назы-

ваются файл-серверами.

Одной из важных функций сервера является управление очередью заданий работы сетевого принтера, которым можно пользоваться с любой рабочей станции, независимо от места подключения его в сети. Очередность доступа к сетевому принтеру регулируется средствами сетевой операционной системы. Компьютер, к которому подключен принтер, в этом случае называется принт-сервером.

Файловый и принт-серверы обычно используются администратором сети и не предназначены для решения прикладных задач. На этих серверах устанавливается сетевая операционная система. Компьютеры, использующие сетевые ресурсы сервера, называются клиентами. Взаимодействие

ссерверами прозрачно для пользователя, поскольку компьютер сам определяет местонахождение требуемого ресурса, и сам получает к нему доступ. Каждый компьютер сети имеет уникальное сетевое имя, позволяющее его однозначно идентифицировать. Для каждого пользователя серверной сети необходимо иметь свое сетевое имя (логин) и сетевой пароль. Имена компьютеров, сетевые имена и пароли пользователей прописываются на сервере. Для удобства управления компьютерной сетью несколько компьютеров, имеющих равные права доступа, объединяют в рабочие группы. Совокупность приемов разделения и ограничения прав доступа участников компьютерной сети к сетевым ресурсам называется политикой сети. Обеспечением работоспособности сети и ее администрированием занимается системный администратор – человек, управляющий организацией работы компьютерной сети.

Водноранговых сетях все компьютеры, как правило, имеют доступ к ресурсам других компьютеров, т.е. все компьютеры сети являются равноправными. Одноранговая ЛВС предоставляет возможность такой организации работы компьютерной сети, при которой каждая рабочая станция одновременно может быть и сервером. Преимущество одноранговых сетей заключается в том, что разделяемыми ресурсами могут являться ресурсы всех компьютеров в сети и нет необходимости копировать все используемые сразу несколькими пользователями файлы на сервер. В принципе, любой пользователь сети имеет возможность использовать все данные, хранящие-

265