Модемная связь и компьютерные сети

В качестве кабелей в сетях Ethernet с топологией звезды используется недорогой кабель UTP (Unshielded Twisted Pair - неэкранированная витая пара) различных типов, обеспечивающий пропускную способность от 10 до 100 (и более) Мбит/сек. Кабель UTP представляет собой набор проводников, попарно скрученных, или свитых, друг с другом (отсюда и название - витая пара). Для подключения кабеля UTP к сетевым картам и концентратору в сети 10BaseT используются модульные разъемы RJ-45 (см. Рис. 1.4), первоначально разработанные для коммерческой телефонии.

Рис. 1.4. Модульный разъем RJ-45

Обратите внимание, что на Рис. 1.4 к разъему подключен кабель UTP с двумя витыми парами проводов; кроме этого встречаются кабели UTP с 3, 4 и даже 1000 и более парами, т.е. кабели UTP различаются количеством витых пар, типом оболочки, пропускной способностью и другими характеристиками. На практике качество кабеля UTP чаще всего обозначают его категорией, номер которой может иметь значение от 3 (хуже) до 6 (лучше). Чаще всего для кабельной системы Ethernet применяется UTP категории 5 с 4 витыми парами; более подробно типы кабелей UTP и их выбор мы опишем в главе 3 этой книги.

Высокоскоростные Ethernet

По мере повышения нагрузки на кабель Ethernet увеличивается число конфликтов, вследствие чего снижается общая пропускная способность сети. Для повышения пропускной способности сетей Ethernet созданы три конкурирующие 1 технологии. Первая - FDE (Full Duplex Ethernet - полнодуплексная Ethernet), ['которая удваивает пропускную способность до 20 Мбит/сек. Две другие, .100BaseT и 100VG - AnyLAN, применяют в сетях с пропускной способностью [ 100 Мбит/сек. Все эти технологии позволяют расширить пропускную способ-юность сети при использовании уже существующей кабельной системы.

Технология Ethernet

Полнодуплексная Ethernet представляет собой современную технологию увеличения пропускной способности кабельной системы за пределы 10 Мбит/сек, Доступную стандартной сети Ethernet. Термин полнодуплексная означает, что компьютеры сети FDE в отличие от стандартной Ethernet могут одновременно передавать и принимать данные, т.е. не ждать друг друга. Таким образом, теоретически пропускная способность увеличивается вдвое (до 20 Мбит/с).

Сетевые устройства, поддерживающие технологии FDE, приспособлены для работы в сетях 10BaseT с кабельной разводкой UTP. Повышение скорости передачи данных достигается просто одновременной передачей и приемом данных. |Таким образом, сети FDE и 10BaseT Ethernet могут сосуществовать в рамках единой кабельной системы, однако для поддержки FDE необходимо модернизовать или заменить сетевые карты, концентраторы и другие активные компоненты сети.

Вероятно, сети FDE со скоростью передачи 10 Мбит/сек постепенно исчезнут, по мере появления альтернативных высокоскоростных методов.

Технологии 100BaseT

Сеть 100BaseT, или Fast Ethernet, описывается стандартом ШЕЕ 802.Зи, сохранила связь с технологией Ethernet и использует метод доступа к среде передачи данных CSMA/GD в сочетании с одним из двух методов передачи сигналов. Метод передачи сигналов 100BaseT объединяет две спецификации - уже знакомую нам CSMA/CD и FDDI (Fiber Distributed Data Interface - распределенный интерфейс передачи данных по оптоволоконным каналам).. Чаще всего для реализации Fast Ethernet используется кабель UTP с двумя витыми парами категории 5. Кроме того, в 100BaseT можно использовать кабель STP (Shielded Twisted Pair - экранированная витая пара) или оптоволоконный кабель.

Ниже приведены три класса сетей Fast Ethernet, определенных спецификацией ШЕЕ 802.3и.

* 100BaseTX для кабелей UTP категории 5.

* 100BaseT4 для кабелей UTP категории 3. Суффикс Т4 отражает необходимость использования кабелей UTP с четырьмя витыми парами вместо двух, как в 10BaseT и 100BaseTX.

* 100BaseFX для оптоволоконных кабелей. В зависимости от качества оптоволоконного кабеля в сети 100BaseFX поддерживается длина сегмента от 2000 м до 10000 м.

Технология Gigabit Ethernet

Технология Gigabit Ethernet на коротких прогонах кабеля UTP категории 5 обеспечивает полосу пропускания до 1 Гбит/сек. Первоначально технология Gigabit Ethernet предназначалась для широкополосных магистральных линий передачи информации с использованием оптоволоконных кабелей. В принципе, эта технология находится на стадии развития и для построения офисной локальной сети вряд ли подходит.

Технология 100VG-AnyLAN

Технология 100VG-AnyLAN обеспечивает пропускную способность 100 Мбит/с и описана в стандарте ГЕЕЕ 802.12. Технологию 100VG-AnyLAN часто считают расширенной версией Ethernet, однако на самом деле 100VG-AnyLAN не имеет к Ethernet никакого отношения. В технологии 10OVG-AnyLAN вместо метода доступа к среде передачи данных CSMA/CD используется метод приоритетных запросов, в котором доступ к кабелю контролируется центральным контроллером. Фактически устройства, поддерживающие спецификацию 100VG-AnyLAN, могут работать с сетями как Token Ring, так и Ethernet.

Свое название технология 100VG-AnyLAN получила из-за скорости передачи 100 Мбит/с, возможности работы на кабеле UTP с четырьмя витыми парами категории 3 (VG означает «Voice Grade» - речевой кабель). Кроме того эта технология поддерживает сети и Ethernet на основе кабеля UTP с двумя витыми парами категории 5, кабеля STP или оптоволоконного кабеля (отсюда "AnyLan" -любая сеть). Преимуществом технологии 10OVG-AnyLAN является поддержка механизма приоритетных запросов, который обеспечивает присвоение приоритетов для критичных к времени передачи данных.

Технология FDDI

Технология FDDI (Fiber Distributed Data Interface - распределенный интерфейс передачи данных по оптоволоконным каналам) разработана комитетом ANSI ХЗТ9.5 и позволяет создавать высокоскоростную сеть, работающую на оптоволоконном кабеле (см. Рис. 1.5).

Рис. 1.5. Оптоволоконный кабель с типичным разъемом FDDI

В оригинальном варианте технологии FDDI предполагалось использование топологии двойного кольца с передачей пакетов по оптоволоконному кабелю во встречных направлениях, а также поддержка до 1000 клиентов, со скоростью передачи данных 100 Мбит/сек. Технология FDDI поддерживает физически крупные сети. Рабочие станции могут располагаться на расстоянии 2 км друг от ' друга, а вся сеть может простираться на расстояние до 200 км. Как и Token Ring, технология FDDI является детерминированной, т.е. отклик сети на запрос передачи информации предсказуем - никаких конфликтов, свойственных сетям Ethernet, не возникает. Таким образом, сети FDDI обеспечивают работу приложений, для которых важна временная равномерность исполнения программы (например, это важно для мультимедийных программ, воспроизводящих аудио- и видео-информацию в реальном масштабе времени).

Рядовые пользователи могут увидеть FDDI, главным образом, в правительственных и больших корпоративных сетях, в которых защищенность оптоволоконного кабеля от перехвата данных уравновешивает немалые дополнительные затраты на установку сети FDDI.

Технология ATM

Технология ATM (Asynchronous Transfer Mode - асинхронный режим передачи) конкурирует с FDDI в магистральных сетях передачи информации с высокой пропускной способностью. Принято считать, что ATM обеспечивает скорость передачи данных по оптоволоконному кабелю 155 Мбит/с. Однако оборудование ATM допускает широкий диапазон скоростей передачи данных. Так, ATM .. поддерживает каналы связи с пропускной способностью 1 544 Мбит/с.

Сети ATM могут работать с различными средствами передачи данных, включая оптоволоконные кабели и UTP. Время от времени технология ATM предлагается в качестве стандарта для локальных сетей персональных компьютеров. Однако очень высокая стоимость адаптеров и концентраторов ATM ограничивает ее применение сетевыми магистралями.

Именно скорость и возможность коммутации, предоставляемые технологией ATM, стали главной причиной ее выбора в качестве основной технологии построения широкополосных общегородских сетей. ATM - изохронная технология, обеспечивающая назначение приоритетов для запросов. Таким образом, она пригодна для выполнения приложений в реальном масштабе времени, например обрабатывающих аудио-, видео- и мультимедийную информацию.

Новейшие сетевые технологии

Человеку, занимающемуся прокладкой сетевых кабелей, приходится пройти через многие испытания, связанные с необходимостью пробивать дыры в стенах и потолках, искать места для скрытого, но и одновременно доступного расположения кабелей. Если же строящаяся сеть - домашняя, то неминуемы конфликты по поводу внешнего вида квартиры, опоясанной кабелями наподобие технологического помещения на каком-то заводе.

Поэтому у многих возникает вопрос - а нельзя ли использовать уже имеющуюся в квартире проводку, например, телефонные линии или провода электропитания, в качестве проводящей среды для своей локальной сети? Оказывается, можно, и ныне весьма интенсивно развиваются технологии создания сетей, у которых в качестве проводящей среды используются телефонные линии, электросети, и радиосвязь.

Беспроводные сети

Локальные сети, которые в качестве проводящей среды используют радиоволны, известны давно, но лишь с появлением в 2000 году спецификации IEEE 802.11b для построения сетей RadioEthernet (т.е. сетей Ethernet по радиоканалу) в этой области компьютерных технологий наступил какой-то порядок. Существовавшие до этого времени технологии HomeHiFI и Bluetooth представляли собой внутрифирменные спецификации, и число поддерживающих их устройств было весьма ограниченным.

Спецификация IEEE 802.11b, иначе называемая спецификацией Wi-Fi (Wireless-Fidelity - беспроводное воспроизведение) представляет собой \г дальнейшее развитие спецификации IEEE 802.11. Не следует путать I эти спецификации, поскольку сети IEEE 802.11b поддерживают скорость работы до 11 Мбит/с, а сети IEEE 802.11 -до 2 Мбит/с, и оборудование этих сетей несовместимо. Дальнейшее развитие технологии RadioEthernet оговорено спецификациями IEEE 802.11а и IEEE 802.11g, Ь увеличивающими скорость работы сети до 54 Мбит/с.

Другой технологией, применяемой для построения беспроводных сетей, является HomeRF, ранее являвшаяся стандартом для построения маленьких сетей со скоростью работы до 1,6 Мбит/с. Технологии Wi-Hi и HomeRF несовместимы по *способу организации связи, и хотя ныне появился стандарт HomeRF 2 с поддержкой скорости сети до 11 Мбит/с, что уравнивает возможности сетей IEEE 802b и HomeRF 2, поддержка стандарта HomeRF 2 большинством производителей сомнительна (см. [5]).

Для построения сети RadioEthernet используются так называемые узлы доступа, выполняющие роль концентраторов, с которыми связываются устройства, называемые точками доступа, под которыми подразумеваются сетевые карты RadioEthernet, устанавливаемые в разъемы PCI или PCMCIA компьютеров. На уровне операционной системы карты сети RadioEthernet распознаются как обычные сетевые карты, для установки которых изготовители предоставляют драйверы. Радиус действия сети RadioEthernet ограничен 30-40 метрами внутри здания и 150 метрами на открытой местности.

Существует множество производителей, выпускающих оборудование для сетей RadioEthernet, среди которых имеются такие фирмы, как Intel (http://www.intel.com), 3Com (http://www3com.com), Dlink (http://www.dlinl.com). Отметим фирму Linksys (http://www.linksys.com), которая производит весьма широкий спектр оборудования для беспроводных сетей. На Рис. 1.6 представлена сетевая карта PCI для сетей IEEE 802.11b марки WMP-11 фирмы Linksys, обеспечивающая передачу данных со скоростью до 11 Мбит/с.

Обратите внимание на антенну, подсоединенную к карте, на Рис. 1.6. Как утверждает реклама фирмы Linksys, карта WMP-11 обеспечивает подсоединение компьютера к сети почти из любой точки здания, исключая, тем самым, необходимость прокладки кабелей, пробивание дыр в стенах и так далее. Для обеспечения связей между компьютерами в удаленных местах используются узлы доступа.

Несмотря на множество типов оборудования для сетей RadioEthernet, имеющиеся марки в основном различаются наборами микросхем, используемых для их изготовления (т.е. чипсетами), которые бывают двух типов: Lucen/WaveLan и Intersil PRIZM. Эти чипсеты совместимы друг с другом, однако отличаются методами установки драйверов сетевых карт, а также средствами системы сетевой защиты.

Рис. 1.6. Сетевая карта для RadioEthernet фирмы Linksys

Последнее средства для беспроводных сетей имеет огромное значение, поскольку перехват сетевых сообщений является одним из наиболее распространенных методов хакинга, а связь по радиоканалу помимо всего прочего упрощает перехват сетевых сообщений. Для обеспечения безопасности сетевого взаимодействия стандарт RadioEthernet поддерживает функцию шифрования передаваемых данных, которая называется WEP (Wired Equivalent Privacy конфиденциальность эквивалентна кабельной). Для шифрования данных используются ключи длиной 64 и 128 разрядов (подробнее о том, что такое ключи шифрования, вы можете прочитать, например, в [2]). Например, изображенная на Рис. 1.6 сетевая карта WMP-11 фирмы Linksys обеспечена средствами шифрования 128-ти разрядным ключом.

Сети RadioEthernet весьма удобны, поскольку исключают прокладку кабелей, однако эти сети обладают и рядом серьезных недостатков. Во-первых, при удалении сетевых устройств друг от друга скорость работы сети быстро падает и при увеличении расстояния до 30 метров падает вдвое от предельной величины 11 Мбит/с. Во-вторых, оборудование для RadioEthernet стоит в 2-3 раза дороже обычной сети Ethernet. Наконец, в-третьих, защита информации в сетях RadioEthernet недостаточна и при отсутствии надежной системы безопасности сетевого взаимодействия (например, функции WEP) практически равна нулю. Таким образом, сети RadioEthernet трудно рекомендовать для обычного пользователя, живущего на территории СНГ, в лучшем случае, связь по радиоканалу можно использовать только для отдельных компьютеров; к которым достаточно сложно проложить сетевой кабель.

Еще одним вариантом беспроводных сетей является технология CDMA (Code Division Multiplex Access - множественный доступ с кодовым разделением), применяемая для мобильной связи. С ее помощью в пределах некоей области, называемой «пикосотой», радиусом около 100 метров можно создать локальную сеть с 4000 абонентами и обеспеченную высокоскоростной линией связи с Интернетом. На технологию CDMA возлагаются большие надежды.

Сети на основе электропроводки

При рассмотрении вопросов выбора типа сети нельзя обойти вниманием сети, построенные на основе электропроводки. Технология построения такой сети называется HomePLC (Home Power Line Cable - кабель на основе дома шней электросети). В таких сетях используются сетевые карты, которые можно подключать к розеткам электропитания, пользуясь специальными разъемами. Для передачи сетевого сообщения компьютер посылает по электросети низкочастотный радиосигнал, не влияющий на электрический ток в линиях электропитания. Эти радиоволны путешествуют по всему дому, пока их не примет другой компьютер, также подключенный к сетевой розетке через адаптер HomePLC..

К недостаткам сети HomePLC относится незащищенность сетевых сообщений от перехвата с помощью постороннего компьютера, подключенного к той же линии электропитания (по одну сторону понижающего трансформатора). Эту проблему можно решить созданием системы защиты, блокирующей доступ к локальной сети несанкционированных пользователей с помощью брандмауэра. Другой недостаток заключается в наличии в электросети электрических помех, вызванных домашним оборудованием.

Оборудование для сетей HomePLC выпускают многие фирмы, например, фирма Phonex Broadband Corporation (http:/www.phonex.com) продает устройство под названием QX-202 NeverWire 14, представленное на Рис. 1.7, реализующее мост между электросетью и сетевой картой Ethernet компьютера.

Рис. 1.7. Устройство QX-202 NeverWire 14 сопряжения компьютера

с электросетью

По утверждению компании Phonex, устройство QX-202 NeverWire 14 позволяет в течение 2-х минут подключить к сети любой компьютер, стоящий около розетки электропитания, и обеспечить передачу данных со скоростью до 14 Мбит/сек. Все это выглядит достаточно заманчиво, однако цена комплекта таких устройств (2 штуки) 199 долларов, а каждое отдельное устройство QX-202 NeverWire 14 стоит 109 долларов

Какую технологию выбрать?

При установке новой сети или существенной модернизации и расширении старой можно рекомендовать выбор Ethernet, а еще лучше - Fast Ethernet. В данное время происходит прямо-таки массовый переход от старых сетей 10BaseT на Fast Ethernet, и тому имеется несколько причин.

Самая главная - это стоимость сетевого оборудования. В настоящее время сетевые карты Fast Ethernet с поддержкой пропускной способности 100/10 Мбит/сек по стоимости сравнялись с картами 10BaseT на 10 Мбит/сек и составляют около $6-7. Стоимость концентраторов Fast Ethernet также весьма невелика, и на время написания этой книги концентратор Fast Ethernet на 8 портов стоил менее $30. Кабель UTP категории 5 на 4 витые пары обходится по 15-20 центов за погонный метр, разъемы RJ-45 стоят около 7-10 центов, а услуга по установке разъема на кабель стоит около 50 центов.

Все решает цена, и если у вас, к примеру, имеется удаленный терминал, то для связи с ним имеет смысл подумать о радиоканале, чтобы не тащить кабель через территорию, где его запросто могут украсть. Однако, выбрав такой вариант построения сети не забывайте о безопасности, поскольку незащищенное от прослушивания сетевое соединение представляет потенциальную угрозу хакерских атак.

Повторяем, наилучшим вариантом построения локальной сети офиса ныне считается выбор технологии Fast Ethernet. Если даже в настоящее время у вас установлена сеть 10BaseT или 10Base2 и нет возможности приобрести целиком оборудование для 100BaseTX, вы можете сделать это постепенно, устанавливая в новые компьютеры сетевые карты 100/10 Мбит/с и подсоединяя их к концентраторам 100BaseTX. В современных сетевых картах 100BaseTX/10BaseT предусмотрено автоопределение концентраторов со скоростью работы 100 и 10 Мбит/с. Поэтому при замене концентратора 10BaseT концентратором 100BaseTX не придется переустанавливать остальное оборудование клиентских компьютеров.

8. ЗАКЛЮЧЕHИЕ

Кто-то сказал: "Если вы думаете, что образование дорого-попробуйте невежество". Hа мой, да и не только на мой, взгляд, каждому человеку стОит постоянно стpемиться по кpайней меpе пытаться познавать новое, наиболее совеpшенное и пеpспективное. В пределах электронного бизнеса можно найти немного приложений, которые развивались бы так быстро, как те, что связаны с передачей данных: просмотр данных, электронный перенос фондов, офис будующего, домашние компьютеры, распределенная обработка данных, электронный обмен данными (служба EDI) и так далее. Еще пять лет назад находились люди, которые говорили, что модемы вскоре умрут, так как связь станет полностью цифровой. Однако мы считаем, что модемы еще послужат долго.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Антонова П. Сеть RELCOM и электpонная почта. - М.: Демос, 1991.

2. Гавpилов А.А. Работаем с модемом. - М.: МП "Малип", 1992.

3. Джоунс Р. Теоpия пеpедачи данных. - М.: Hаука и техника,

1993.

4. Спpавочник "Компьютеpные сети России. Услуги междунаpодной связи". - М.: ТОО "ЭЛИС.ЛТД", 1992.

5. Под.pед. У.Томпкинса и Дж.Уэбстеpа. Сопpяжение датчиков и устpойств ввода данных с компьютеpами IBM PC. - М.: Миp, 1992.

6. Sportster Modems Installation & Troubleshooting.

U.S.Robotics, Inc., 1993.

7. Jennings T. FidoNet History and Operation,

San-Francisco, 1985.

8. FidoNet Policy, v4.06, 1989.

Размещено на www.allbest.ru