исс. ИСС. Ethernet (буквально эфирная сеть или среда сети) отражает первоначальный принцип работы этой технологии всё, передаваемое одним узлом, одновременно принимается всеми остальными (то есть имеется некое сходство с
 Скачать 0.49 Mb.
|
|
20. Технология Ethernet. История развития. Технические особенности. Используемые среды и оборудование. Сферы применения. Ethernet (англ. «эфир» + network «сеть, цепь») — семейство технологий пакетной передачи данных между устройствами для компьютерных и промышленных сетей. Стандарты Ethernet определяют проводные соединения и электрические сигналы на физическом уровне, формат кадров и протоколы управления доступом к среде — на канальном уровне модели OSI. Ethernet в основном описывается стандартами IEEE группы 802.3. Ethernet стал одной из самых распространённых технологий ЛВС в середине 1990-х годов, вытеснив такие устаревшие технологии, как Token Ring, FDDI и ARCNET. Название «Ethernet» (буквально «эфирная сеть» или «среда сети») отражает первоначальный принцип работы этой технологии: всё, передаваемое одним узлом, одновременно принимается всеми остальными (то есть имеется некое сходство с радиовещанием). В настоящее время практически всегда подключение происходит через коммутаторы (switch), так что кадры, отправляемые одним узлом, доходят лишь до адресата (исключение составляют передачи на широковещательный адрес) — это повышает скорость работы и безопасность сети. 22 мая 1973 г. является датой появления Ethernet. В этот день "отцы" Ethernet Роберт Меткалф и Дэвид Боггс предоставили на суд общественности описание своей экспериментальной сети, которую они создали в Исследовательском центре Xerox. Данные в этой сети передавались со скоростью 2,94 Мбит/с по толстому коаксиальному кабелю. Имя "Ethernet" (эфирная сеть) сеть получила благодаря схожему механизму разделения среды передачи, который использовался в радиосети Гавайского университета ALOHA. Уже к началу 80-х годов Ethernet имела четкую теоретическую базу. В 1983 году разработанный ранее IEEE (совместными силами Xerox, DEC и Intel) был утвержден в качестве стандарта 802.3. Особенность Ethernet заключается в методе получения доступа к среде передачи информации. Он является множественным, с контролем несущей и обнаружением коллизий (CSMA/CD, Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection — множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий). Модификации Ethernet. Классификация модификаций Ethernet в основном заключается в различиях двух факторов — используемого типа кабеля, а также возможной скорости передачи данных. Различают:
Как мы и отметили сразу, различаются, в первую очередь, скорость передачи данных и тип используемого кабеля. На заре развития Ethernet использовались исключительно коаксиальные кабели, и лишь затем появились варианты с витой парой и оптикой, что привело к значительному расширению возможностей. К примеру, использование витой пары дает одновременно: на порядки более высокую помехозащищенность, благодаря использованию дифференциального сигнала, что мы уже отмечали ранее, при обсуждении RS-485. повышенная надежность сети, в основном, за счет появления возможности использовать соединение по топологии «звезда». То есть при обрыве связи между любыми двумя узлами сети это не влияет на незатронутые этим обрывом остальные узлы. возможность использовать Full Duplex передачу данных. В двух словах об этом, наглядная табличка:
Внутри указанных четырех модификаций (Ethernet, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, 10G Ethernet) присутствует дополнительное «внутреннее» разделение. Например, возьмем 10 Мбит/с Ethernet. Этот тип включает в себя:
\  21. Технологии Fast Ethernet и Gigabit Ethernet. История развития. Технические особенности. Используемые среды и оборудование. Сферы применения. Fast Ethernet (FE) - это термин Ethernet в вычислительных сетях, который означает передачу трафика со скоростью 100 Мбит/с. Он появился на рынке в 1995 году со стандартом IEEE 802.3u, а оригинальная версия работала со скоростью 10 Мбит/с. Fast Ethernet включает 100BASE-FX, 100BASE-TX, 100Base-T4 и так далее. "100" относится к скорости передачи 100 Мбит/с, в то время как "BASE" относится к сигнализации основной полосы частот. Буква, следующая за тире ("T" or "F"), относится к физической среде (витая пара или оптоволокно, соответственно), которая несет сигнал, в то время как последний символ ("X", "4" и т. Д.) Относится к используемый метод линейного кода. В таблице ниже приведены распространенные типы Fast Ethernet.
Из физических уровней Fast Ethernet, 100BASE-TX является наиболее распространенным на каждом сегменте сети с максимальным расстоянием кабельной системы 100 м. По сравнению с Fast Ethernet, Gigabit Ethernet (GE) предлагает 1000 Мбит/с в вычислительных сетях, поэтому получил название гигабит. Gigabit Ethernet был выпущен в 1999 году, только через несколько лет после появления Fast Ethernet, но он не широко использовали до тех пор, пока в 2010 году требования к Интернету увеличились. Gigabit Ethernet использует формат кадра 803.2, а также работает в полудуплексном и дуплексном режимах. GE поделится аналогичные кабели и оборудование с Fast Ethernet, но становится более распространенным и экономичным. С непрерывным развитием Gigabit Ethernet появилась более совершенная версия GE, такая как 40G Ethernet, 100G Ethernet. Существуют различные стандарты физического уровня для Gigabit Ethernet, такие как 1000BASE-X с оптическими кабелями в качестве среднего, 1000BASE-T с использованием кабеля витой пары или 1000BASE-CX с использованием экранированного сбалансированного медного кабеля. В таблице ниже представлены различные типы Gigabit Ethernet.
В приведенной ниже таблице показаны различия между fast Ethernet vs Gigabit Ethernet.
22. Технология TokenRing. История развития. Технические особенности. Используемые среды и оборудование. Сферы применения. Сеть Token-Ring (маркерное кольцо) была предложена компанией IBM в 1985 году (первый вариант появился в 1980 году). Она предназначалась для объединения в сеть всех типов компьютеров, выпускаемых IBM. Token-Ring является в настоящее время международным стандартом IEEE 802.5 (хотя между Token-Ring и IEEE 802.5 есть незначительные отличия). Разрабатывалась Token-Ring как надежная альтернатива Ethernet, но сейчас Ethernet вытеснил все остальные сети, и Token-Ring можно считать безнадежно устаревшей. Уже в 1999 году большинством производителей оборудования было прекращено производство новых устройств для сетей Token-Ring Сеть Token-Ring имеет топологию кольцо, хотя внешне она больше напоминает звезду. Это связано с тем, что отдельные абоненты (компьютеры) присоединяются к сети не напрямую, а через специальные концентраторы или многостанционные устройства доступа (MSAU или MAU – Multistation Access Unit). Физически сеть образует звездно-кольцевую топологию. В действительности же абоненты объединяются все-таки в кольцо, то есть каждый из них передает информацию одному соседнему абоненту, а принимает информацию от другого. Основные технические характеристики классического варианта сети Token-Ring: максимальное количество концентраторов типа IBM 8228 MAU – 12; максимальное количество абонентов в сети – 96; максимальная длина кабеля между абонентом и концентратором – 45 метров; максимальная длина кабеля между концентраторами – 45 метров; максимальная длина кабеля, соединяющего все концентраторы – 120 метров; скорость передачи данных – 4 Мбит/с и 16 Мбит/с. Все приведенные характеристики относятся к случаю использования неэкранированной витой пары. Если применяется другая среда передачи, характеристики сети могут отличаться. Например, при использовании экранированной витой пары (STP) количество абонентов может быть увеличено до 260 (вместо 96), длина кабеля – до 100 метров (вместо 45), количество концентраторов – до 33, а полная длина кольца, соединяющего концентраторы – до 200 метров. Оптоволоконный кабель позволяет увеличивать длину кабеля до двух километров. 23. Технология FDDI. История развития. Технические особенности. Используемые среды и оборудование. Сферы применения. Сеть FDDI (от английского Fiber Distributed Data Interface, оптоволоконный распределенный интерфейс данных) – стандарт локальных сетей, развивающий идею Token Ring. Стандарт FDDI был предложен Американским национальным институтом стандартов ANSI (спецификация ANSI X3T9.5). Затем был принят стандарт ISO 9314, соответствующий спецификациям ANSI. В отличие от других стандартных локальных сетей, стандарт FDDI изначально ориентировался на высокую скорость передачи (100 Мбит/с) и на применение оптоволоконного кабеля. Выбор оптоволокна в качестве среды передачи определил такие преимущества новой сети, как высокая помехозащищенность, максимальная секретность передачи информации и прекрасная гальваническая развязка абонентов. Высокая скорость передачи, которая в случае оптоволоконного кабеля достигается гораздо проще, позволяет решать многие задачи, недоступные менее скоростным сетям, например, передачу изображений в реальном масштабе времени. Кроме того, оптоволоконный кабель легко решает проблему передачи данных на расстояние нескольких километров без ретрансляции, что позволяет строить большие по размерам сети, охватывающие даже целые города и имеющие при этом все преимущества локальных сетей (в частности, низкий уровень ошибок). За основу стандарта FDDI был взят метод маркерного доступа, предусмотренный международным стандартом IEEE 802.5 (Token-Ring). Несущественные отличия от этого стандарта определяются необходимостью обеспечить высокую скорость передачи информации на большие расстояния. Топология сети FDDI – это кольцо, наиболее подходящая топология для оптоволоконного кабеля. В сети применяется два разнонаправленных оптоволоконных кабеля, один из которых обычно находится в резерве, однако такое решение позволяет использовать и полнодуплексную передачу информации (одновременно в двух направлениях) с удвоенной эффективной скоростью в 200 Мбит/с (при этом каждый из двух каналов работает на скорости 100 Мбит/с). Применяется и звездно-кольцевая топология с концентраторами, включенными в кольцо (как в Token-Ring). Основные технические характеристики сети FDDI. Максимальное количество абонентов сети – 1000. Максимальная протяженность кольца сети – 20 километров. Максимальное расстояние между абонентами сети – 2 километра. Среда передачи – многомодовый оптоволоконный кабель (возможно применение витой пары). Метод доступа – маркерный. Скорость передачи информации – 100 Мбит/с (200 Мбит/с для дуплексного режима передачи). Ограничение на общую длину сети в 20 км связано не с затуханием сигналов в кабеле, а с необходимостью ограничения времени полного прохождения сигнала по кольцу для обеспечения предельно допустимого времени доступа. А вот максимальное расстояние между абонентами (2 км при многомодовом кабеле) определяется как раз затуханием сигналов в кабеле (оно не должно превышать 11 дБ). Предусмотрена также возможность применения одномодового кабеля, и в этом случае расстояние между абонентами может достигать 45 километров, а полная длина кольца – 200 километров. Имеется также реализация FDDI на электрическом кабеле (CDDI – Copper Distributed Data Interface или TPDDI – Twisted Pair Distributed Data Interface). При этом используется кабель категории 5 с разъемами RJ-45. Максимальное расстояние между абонентами в этом случае должно быть не более 100 метров. Стоимость оборудования сети на электрическом кабеле в несколько раз меньше. Но эта версия сети уже не имеет столь очевидных преимуществ перед конкурентами, как изначальная оптоволоконная FDDI. Электрические версии FDDI стандартизованы гораздо хуже оптоволоконных, поэтому совместимость оборудования разных производителей не гарантируется. Стандарт FDDI для достижения высокой гибкости сети предусматривает включение в кольцо абонентов двух типов: Абоненты (станции) класса А (абоненты двойного подключения, DAS – Dual-Attachment Stations) подключаются к обоим (внутреннему и внешнему) кольцам сети. При этом реализуется возможность обмена со скоростью до 200 Мбит/с или резервирования кабеля сети (при повреждении основного кабеля используется резервный). Аппаратура этого класса применяется в самых критичных с точки зрения быстродействия частях сети. Абоненты (станции) класса В (абоненты одинарного подключения, SAS – Single-Attachment Stations) подключаются только к одному (внешнему) кольцу сети. Они более простые и дешевые, по сравнению с адаптерами класса А, но не имеют их возможностей. В сеть они могут включаться только через концентратор или обходной коммутатор, отключающий их в случае аварии. Кроме собственно абонентов (компьютеров, терминалов и т.д.) в сети используются связные концентраторы (Wiring Concentrators), включение которых позволяет собрать в одно место все точки подключения с целью контроля работы сети, диагностики неисправностей и упрощения реконфигурации. При применении кабелей разных типов (например, оптоволоконного кабеля и витой пары) концентратор выполняет также функцию преобразования электрических сигналов в оптические и наоборот. Концентраторы также бывают двойного подключения (DAC – Dual-Attachment Concentrator) и одинарного подключения (SAC – Single-Attachment Concentrator).  24. Локальные и глобальные сети. Принципы взаимодействия. Локальная сеть (LAN – Local Area Network) использует единый комплекс протоколов для всех участников. По территориальному признаку локальные сети отличаются компактностью. Они могут объединять компьютеры, установленные в одном помещении или в одном здании. Локальной компьютерной сетью называется компьютерная сеть, объединяющая компьютеры, расположенные в непосредственной близости друг от друга (в одном помещении или здании). Локальные сети получили широкое распространение начиная с 80-х годов. Локальная компьютерная сеть позволяет легко обмениваться информацией внутри отдельного структурного подразделения или организации. Локальные сети предоставляют своим пользователям, прежде всего такие услуги, как совместное хранение файлов для коллективной работы, и совместное использование аппаратных средств. Так, например, все участники локальной сети могут совместно использовать одно общее устройство печати (сетевой принтер) или, например, ресурсы жестких дисков одного выделенного компьютера (файлового сервера). Это же относится и к программному, и к информационному обеспечению. Если в сети имеется специальный компьютер, выделенный для совместного использования участниками сети, он называется файловым сервером. Компьютерные сети, в которых нет выделенного сервера, а все локальные компьютеры могут общаться друг с другом на «равных правах» (обычно это небольшие сети), называются одноранговыми. Группы сотрудников, работающих над одним проектом в рамках локальной сети, называются рабочими группами. В рамках одной локальной сети могут работать несколько рабочих групп. У участников рабочих групп могут быть разные права для доступа к общим ресурсам сети. Совокупность приемов разделения и ограничения прав участников компьютерной сети называется политикой сети. Управление сетевыми политиками (их может быть несколько в одной сети) называется администрированием сети. Лицо, управляющее организацией работы участников локальной компьютерной сети, называется системным администратором. Создание локальных сетей характерно для отдельных предприятий или отдельных подразделений предприятий. Если предприятие (или отрасль) занимает обширную территорию, то отдельные локальные сети могут объединяться в распределённые или территориальные сети. В этом случае локальные сети связывают между собой с помощью любых традиционных каналов связи (кабельных, спутниковых и т. п.). При соблюдении специальных условий для этой цели могут быть использованы даже телефонные каналы, хотя они в наименьшей степени удовлетворяют требованиям цифровой связи. Глобальные компьютерные сети (WAN- Wide Area Network) – имеют значительные географические размеры. Они могут объединять как отдельные компьютеры, так и отдельные локальные сети, в том числе использующие различные протоколы. Интернет можно рассматривать как совокупность миллионов узлов, связанных друг с другом всевозможными линиями связи. При этом узлом может являться как отдельный компьютер, так и локальная сеть. Взаимодействие узлов не зависит от типов компьютеров, их архитектуры и операционных систем, а также физической реализации связи между ними.  25. Принципы проектирования локальных сетей. В современных локальных сетях применяются маршрутизаторы и коммутаторы. Эти устройства позволяют использовать принципы построения структурированных кабельных систем и сетей. Маршрутизаторы обеспечивают сегментацию сетей и управление трафиком, а коммутаторы позволяют организовать отдельные области коллизий и повысить скорость пересылки сетевого трафика. Во многих организациях трафик между подразделениями, меньше, чем внутри них. Рассмотрим исследовательскую сеть компании, которая может быть защищенным сегментом, где маршрутизатор используется в качестве брандмауэра. В смежной, скажем, маркетинговой сети требования к безопасности ниже или вообще могут отсутствовать. В подобных случаях маршрутизатор может уменьшить общий сетевой трафик, ограничивая его тем сегментом, для которого трафик предназначается, при этом он может действовать как брандмауэр, защищающий одну или несколько сетей. Маршрутизаторы также используются для трансляции двух различных протоколов (например, SNA и IPX) между подразделениями. Во многих современных маршрутизаторах для повышения производительности стоят RISC-процессоры или специализированные интегральные схемы (application-specific integrated circuit, ASIC), представляющие собой заказные интегральные схемы, спроектированные для конкретной задачи, например, для быстрой маршрутизации. Изначально коммутаторы были, в первую очередь, многопортовыми мостами, но сегодня некоторые типы коммутаторов имеют функции маршрутизации Уровня 3, а некоторые производители предоставляют функции Уровня 4, поскольку их коммутаторы могут проверять очередность полученных пакетов и даже определять тип приложения, отправившего пакет, при помощи идентификатора (ID) порта. В большинстве коммутаторов для обеспечения быстрых алгоритмов обработки применяются аппаратная логика или специализированные интегральные схемы. Коммутаторы не располагают такой гибкостью программирования и настройки, какая имеется у маршрутизаторов, однако их легче устанавливать и администрировать, а, следовательно, сетевому администратору требуется меньше времени на обучение. Кроме того, в расчете на стоимость порта, коммутаторы дешевле, чем маршрутизаторы. Коммутаторы Уровней 3 и 4 могут выполнять те же функции, что и маршрутизаторы, однако для соответствия сетевой конфигурации требуется их тщательный подбор, поскольку гибкость в конфигурировании таких коммутаторов недостаточна по сравнению с маршрутизаторами. При создании или обновлении локальной сети реализуйте план поэтапно, выполняя следующие действия: замените имеющиеся концентраторы на коммутаторы; замените устаревшие коммутаторы, несовместимые с протоколом SNMP,, на новые модели, в которых эта совместимость присутствует; подключите быстродействующие рабочие станции к коммутаторам; подключите серверы к высокоскоростным коммутируемым портам; подключите сгруппированные коммутаторы или коммутаторы рабочих групп к быстродействующим коммутаторам, используя высокоскоростные каналы; подключите основные сегменты подразделения или быстродействующие коммутаторы к маршрутизаторам, используя по мере надобности высокоскоростные каналы. 26. Построение структурированных кабельных систем. В основу любой структурированной кабельной системы положена древовидная топология, которую иногда называют также структурой иерархической звезды. Узлами структуры являются коммутационное оборудование различного вида, которое обычно устанавливается в технических помещениях и соединяется друг с другом и с информационными розетками на рабочих местах слаботочными электрическими и/или оптическими кабелями. Стандарты не регламентируют тип коммутационного оборудования, определяя только его параметры. Для монтажа и дальнейшей эксплуатации коммутационного оборудования необходимы технические помещения. Все кабели, входящие в технические помещения, обязательно заводятся на коммутационное оборудование, на котором осуществляются все необходимые подключения и переключения в процессе строительства и текущей эксплуатации кабельной системы. Это обеспечивает гибкость СКС, возможность легкой переконфигурации и адаптируемости под конкретное приложение. СКС представляет собой иерархическую кабельную систему, смонтированную в здании или в группе зданий, состоящую из структурных подсистем. В состав СКС входят такие элементы, как: главный кросс (MC); кабель магистральной подсистемы первого и второго уровня; промежуточные кроссы (IC); горизонтальные кроссы (HC) и кабели горизонтальной подсистемы; а также: консолидационные точки (CP); многопользовательские телекоммуникационные розетки (MuTOA или MuTO); телекоммуникационные розетки (TO); и другие элементы. Система может быть построена на основе медных или оптических кабелей. Все элементы СКС интегрируются в единый комплекс (систему) и эксплуатируются согласно определённым правилам. В общем случае, СКС состоит из трёх иерархически организованных подсистем: магистральной кабельной подсистемы первого уровня; магистральной кабельной подсистемы второго уровня; горизонтальной кабельной подсистемы. Кабельные кроссы служат интерфейсом между этими подсистемами, при этом подсистемы могут иметь различную топологию, например: «шина», «звезда» или «кольцо». Выделяется также кабельная подсистема рабочего места, часто непосредственно не относящаяся к СКС. Для построения структурированных кабельных систем используются кабели категорий 5 и 6, многопарные медные или волоконно-оптические. Наборы элементов и устройств для СКС состоят из разнообразных типов стоек и коммутационных шкафов, которые также делятся по типу формы и конструкции, напольного или настенного исполнения. Некоторые из подсистем могут отсутствовать, так как в них нет необходимости (напр. отсутствие первичной и вторичной подсистем в одноэтажном здании). 27. Глобальные сети с коммутацией пакетов. Технологии X25, Frame Relay, ATM. В 80-е годы для надежного объединения локальных сетей и крупных компьютеров в корпоративную сеть использовалась практически одна технология глобальных сетей с коммутацией пакетов – Х.25. Сегодня выбор стал гораздо шире, помимо сетей Х.25 он включает такие технологии, как Frame relay и АТМ.
Сетевой протокол X.25 предназначен для передачи данных между компьютерами по телефонным сетям. Сети Х.25 разработаны для линий низкого качества с высоким уровнем помех (для аналоговых телефонных линий) и обеспечивают передачу данных со скоростью до 64 Кбит/с. Х.25 хорошо работает на линиях связи низкого качества благодаря применению протоколов подтверждения установления соединений и коррекции ошибок на канальном и сетевом уровнях. Стандарт Х.25 определяет интерфейс "пользователь – сеть" в сетях передачи данных общего пользования или “интерфейс между оконечным оборудованием данных и аппаратурой передачи данных для терминалов, работающих в пакетном режиме в сетях передачи данных общего пользования”. Х.25 определяет двухточечный интерфейс (выделенную линию) между пакетным терминальным оборудованием DTE и оконечным оборудованием передачи данных DCE. На рисунке 3.1 представлена структурная схема сети X.25, где изображены основные элементы: DTE – аппаратура передачи данных (кассовые аппараты, банкоматов, терминалы бронирования билетов, ПК, т. е. конечное оборудование пользователей); DCE – оконечное оборудование канала передачи данных (телекоммуникационное оборудование, обеспечивающее доступ к сети); PSE – коммутаторы пакетов. Интерфейс Х.25 обеспечивает: доступ удаленному пользователю к главному компьютеру; доступ удаленному ПК к локальной сети; связь удаленной сети с другой удаленной сетью.  Рисунок 3.1 – Структурная схема сети X.25 Интерфейс Х.25 содержит три нижних уровня модели OSI: физический, канальный и сетевой. Особенностью этой сети является использование коммутируемых виртуальных каналов для осуществления передачи данных между компонентами сети. Установление коммутируемого виртуального канала выполняется служебными протоколами, выполняющими роль протокола сигнализации. Сеть Frame Relay является сетью с коммутацией кадров или сетью с ретрансляцией кадров, ориентированной на использование цифровых линий связи. Первоначально технология Frame Relay была стандартизирована как служба в сетях ISDN со скоростью передачи данных до 2 Мбит/с. Frame Relay поддерживает физический и канальный уровни OSI. Технология Frame Relay использует для передачи данных технику виртуальных соединений (коммутируемых и постоянных). Стек протоколов Frame Relay передает кадры при установленном виртуальном соединении по протоколам физического и канального уровней. В Frame Relay функции сетевого уровня перемещены на канальный уровень, поэтому необходимость в сетевом уровне отпала. На канальном уровне в Frame Relay выполняется мультиплексирование потока данных в кадры. Frame Relay осуществляет мультиплексирование в одном канале связи нескольких потоков данных. Кадры при передаче через коммутатор не подвергаются преобразованиям, поэтому сеть получила название ретрансляции кадров. Таким образом, сеть коммутирует кадры, а не пакеты. Скорость передачи данных до 44 Мбит/с, но без гарантии целостности данных и достоверности их доставки. Frame Relay ориентирована на цифровые каналы передачи данных хорошего качества, поэтому в ней отсутствует проверка выполнения соединения между узлами и контроль достоверности данных на канальном уровне. За счет этого сети Frame Relay обладают высокой производительностью. Технология Frame Relay в основном используется для маршрутизации протоколов локальных сетей через общие (публичные) коммуникационные сети. Frame Relay обеспечивает передачу данных с коммутацией пакетов через интерфейс между оконечными устройствами пользователя DTE (маршрутизаторами, мостами, ПК) и оконечным оборудованием канала передачи данных DCE (коммутаторами сети типа «облако»). 28. Глобальные сети на основе телефонных сетей. Передача компьютерного трафика по аналоговым и цифровым каналам. Глобальные сети с коммутацией каналов используют услуги телефонных сетей. Телефонные сети делятся на аналоговые и цифровые в зависимость от способов коммутации (мультиплексирования) абонентских и магистральных каналов. Аналоговые телефонные сети принимают данные от абонентов в аналоговой форме, а мультиплексирование и коммутацию осуществляют как аналоговым, так и цифровым методами. В цифровых сетях информация от абонентов поступает в цифровом виде, и используются цифровые методы коммутации. Наиболее популярными аналоговыми коммутируемыми каналами являются обычные телефонные сети. Такие сети в настоящее время малопригодны для построения магистралей, так как их максимальная пропускная способность составляет 56 Кбит/с, да и то в случае использования цифровых коммутаторов. В общем случае средняя пропускная способность аналоговых телефонных сетей составляет 9600 бит/с. В настоящее время аналоговые телефонные сети используются для организации индивидуального удаленного доступа, например, подключения с домашнего компьютера к сети Интернет. Соединение локальных сетей с помощью аналоговых коммутируемых каналов является экономически невыгодным из- за низкой пропускной способности и необходимости оплачивать не количество передаваемой информации, а время соединения. Обычно такие каналы для соединения локальных сетей рекомендуется использовать только для передачи сводок, имеющих небольшие объемы. Для подключения к физическим линиям связи используются как модемы, используемые только для коммутируемых каналов, так и модемы универсальные, применяемые также и на выделенных каналах. Последние стоят дороже. В отличие от модемов для выделенных каналов в модемах для коммутируемых каналов существует функция набора телефонного номера. К первым цифровым телефонным сетям относятся так называемые службы Switched 56 (коммутируемые каналы 56 Кбит/с) и цифровые сети с интегральными услугами ISDN (Intergrated Services Digital Network). В настоящее время в мире наблюдается тенденция вытеснения службы Switched 56 сетями ISDN. В сетях ISDN данные обрабатываются в цифровом виде. Первоначально сети создавались для передачи голоса, но они могут также использоваться и для передачи компьютерных данных. В сетях ISDN используются (интегрируются) несколько видов служб: выделенные цифровые канал; коммутируемая телефонная сеть общего пользования:, сеть передачи данных с коммутацией пакетов, сеть передачи данных с трансляцией кадров (frame relay); средства контроля и управления сетью. Стандарты ISDN описывают также ряд других услуг прикладного уровня: факсимильную связь на скорости 64 Кбит/ с, телексную связь на скорости 9600 Бит/с, видеотелекс на скорости 9600 Бит/с и некоторые другие. Базовой скоростью сети является скорость 64 Кбит/ с. Сеть поддерживает два типа пользовательского интерфейса: начальный интерфейс BRI (Basic Interface Interface) и основной интерфейс (Primay Rate Interface, PRI). Начальный интерфейс BRI предоставляет пользователю два канала по 64 Кбит/с для передачи данных (каналы типа B) и один канал с пропускной способностью 16 Кбит/с для передачи управляющей информации (канал типа D). Все каналы работают в полнодуплексном режиме, что позволяет получить суммарную скорость передачи данных 144 Кбит/с. Основной интерфейс PRI предназначен для пользователей с повышенными требованиями к пропускной способности. Интерфейс PRI поддерживает либо схему каналов 30 B+ D, либо схему 23 B + D. В обеих схемах канал D обеспечивает скорость 64 Кбит/ с. Первый вариант предназначен для Европы, второй для Северной Америки и Японии, соответствующими скоростями 2,0248 Мбит/с и 1,544 Мбит/с. В настоящее время сети ISDN используются в основном как телефонные цифровые сети высокого качества. Их преимущество, по сравнению с традиционными телефонными сетями, является то, что они позволяют организовать одновременно несколько цифровых каналов через один телефонный провод и объединить различные транспортные и прикладные службы. 29. Сетевое оборудование локальных и глобальных сетей (концентратор, мост, коммутатор, маршрутизатор, сетевой адаптер, и т.п.). Сетевой адаптер. Сетевой адаптер выполняет множество заданий, самые главные из которых - кодирование информации и получение доступа к информационной среде с использованием уникального идентификатора (МАС-адреса). Сетевые платы различаются по трем основным параметрам: Скорость передачи данных. Поскольку существуют сети с различными скоростями приема и передачи информации, естественно, существуют аналогичные сетевые адаптеры. Наибольшее распространение в странах СНГ получили сети Ethernet и Fast Ethernet, построенные на витой паре или коаксиальном кабеле (встречаются реже), имеющие пропускную способность 100 и 10 Мбит/с соответственно. Также в последнее время все чаще встречаются локальные сети, работающие со скоростью 1 Гбит/с. Как правило, сетевой адаптер с более высокой скоростью передачи данных также умеет работать и на более низких скоростях. Тип коннектора. Тип коннектора сетевой карты зависит от выбора сетевой топологии и кабеля, по которому происходит передача данных. Существует несколько типов коннекторов: RJ-45 для витой пары, BNC для коаксиального кабеля и ST, SC или FC для оптоволокна. Они существенно различаются по конструкции, поэтому использовать коннектор не по назначению невозможно. Хотя существуют комбинированные сетевые адаптеры, которые содержат, например, RJ-45- и BNC-коннекторы. Но поскольку сети на коаксиальном кабеле встречаются все реже, то и адаптеры такие попадаются нечасто. Тип подключения к компьютеру. Сетевая карта может устанавливаться в PCI-слот или в USB-порт. Кроме этого практически любая современная материнская плата имеет интегрированный сетевой контроллер. Концентратор. Концентратор (также используются названия "хаб", "повторитель", "репитер") - сетевое устройство, имеющее два и более разъема (порта), которое, кроме коммутации подключенных к нему компьютеров, выполняет и другие функции, например усиление сигнала. Концентратор служит для расширения сети, и основное его предназначение - передача поступившей на вход информации остальным подключенным к нему устройствам сети. Существует два основных типа концентраторов: Концентраторы с фиксированным количеством портов - концентратор, снабженный определенным количеством портов и работающий на выбранной скорости. Модульные концентраторы - состоят из блоков, которые устанавливаются в специальное шасси и объединяются общей шиной. Мост (также используются названия "свич", "переключатель") представляет собой довольно простое устройство, основное предназначение которого - разделение двух сегментов сети с целью увеличения ее общей длины (соответственно количеству подключенных повторителей) и преодоления при этом ограничения сетевой топологии. Как правило, мост имеет два или больше портов, к которым подключают сегменты сети. Анализируя адрес получателя пакета, он может фильтровать сообщения, предназначенные другому сегменту. Для построения сети используют три типа мостов: локальный - работает только с сегментами одного типа, то есть имеющими одинаковую скорость передачи данных; преобразующий - предназначен для того же, что и локальный мост, также работает с разнородными сегментами, например Token Ring и 100Base; удаленный - соединяет сегменты, расположенные на значительном расстоянии друг от друга, при этом могут использоваться любые средства соединения, например модем. Мост может использоваться как в проводных, так и в беспроводных сетях. Коммутатор объединяет в себе возможности концентратора и моста, а также выполняет еще некоторые полезные функции. Коммутатор - более интеллектуальное устройство, которое не только фильтрует поступающие пакеты, но, имея таблицу адресов всех сетевых устройств, точно определяет, какому эти пакеты предназначены. Это позволяет ему передавать информацию сразу нескольким устройствам. Поэтому для организации разветвленной сети концентраторы и коммутаторы используют совместно. Первые - для объединения компьютеров в одну группу, вторые - для организации эффективного обмена информацией между ними. Коммутаторы работают на канальном уровне, что позволяет использовать их не только в разных типах сетей, но и объединять различные сети в одну. Коммутатор может использоваться как в проводных, так и в беспроводных сетях. Маршрутизатор. Главная задача маршрутизатора (роутера) - разделение большой сети на подсети. Он выполняет множество полезных функций и обладает большими возможностями. В нем сочетаются концентратор, мост и коммутатор. Кроме того, добавляется возможность маршрутизации пакетов. В связи с этим маршрутизатор работает на более высоком уровне - сетевом. Одной из ответственных задач является связь разнородных сетевых сегментов локальной сети. С помощью маршрутизатора также можно организовывать виртуальные сети, каждая из которых будет иметь доступ к тем или иным ресурсам, в частности к Интернету. Маршрутизатор может использоваться в проводных и беспроводных сетях. Часто функции маршрутизации ложатся на беспроводные точки доступа. Модем представляет собой устройство, которое имеет цифровой интерфейс связи с компьютером и аналоговый интерфейс для связи с телефонной линией (цифро-аналоговые и аналогово-цифровые преобразования). Модем состоит из процессора, памяти, аналоговой части, ответственной за сопряжение с телефонной сетью, и контролера, который всем управляет. Модемы бывают двух типов: внешние и внутренние. Внутренние представляют собой плату расширения, которую обычно устанавливают в PCI-слот. Внешний же модем может подключаться к компьютеру через LPT-, СОМ-, U SB-порт или вход сетевой карты. Модем может использоваться как в проводных, так и в беспроводных сетях. Точка доступа - устройство, необходимое для организации беспроводной сети в инфраструктурном режиме. Она играет роль концентратора и позволяет компьютерам обмениваться нужной информацией, используя для этого таблицы маршрутизации, средства безопасности, встроенный аппаратный DNS- и DHCP-сервер и многое другое. От точки доступа зависит не только качество и устойчивость связи, но и стандарт беспроводной сети. Однако на сегодняшний день наиболее оптимальными можно считать устройства, работающие со стандартом IEEE 802.1 lg, поскольку он совместим со стандартами IEEE 802.11a и IEEE 802.11b и позволяет работать на скорости до 108 Мбит/с. 30. Алгоритмы шифрования данных. На сегодняшний день существует масса алгоритмов шифрования, имеющих значительную стойкость перед криптоанализом (криптографическую стойкость). Принято деление алгоритмов шифрования на три группы: Симметричные алгоритмы Ассиметричные алгоритмы Алгоритмы хэш-функций |