Использование программных и организационных средств для разработки компьютерных сетей

Для работы КС необходимы усилия специалистов различных направлений. По специализации этих специалистов можно разделить на 2 группы:

1. Специалисты по сетевым технологиям:

· Разработчики БД

· Администраторы ОС

· Веб-дизайнеры

· Программисты

Все, кто имеет дело с разработкой, обслуживанием и эксплуатацией ПО и технических средств

2. Специалисты по сетевому администрированию:

· специалисты, обслуживающие каналы связи и коммуникационное оборудование;

· специалисты, обслуживающие топологию сетей;

· специалисты, обслуживающие способы маршрутизации;

· специалисты, контролирующие пропускную способность и качество работы каналов связи и коммуникационных устройств;

· специалисты, решающие проблемы передачи информации.

Для работы с сетями все эти типы специалистов должны использовать специальные стандарты и технические характеристики.

В виду того, что КС представляют собой сложную и дорогостоящую систему, а так же в виду требований к высокопроизводительной, надежной и безопасной работы разработаны следующие группы сетевых характеристик, используя эти характеристики пользователи и поставщики услуг могут конкретно обсуждать проблемы обслуживания планировать и строить свои взаимоотношения.

Сетевые характеристики.

Компьютерные сети представляют собой сложную и дорогостоящую систему. Основным требованием к которой является чтобы это сеть работала производительно, надёжно и безопасно. Для того чтобы пользователи и поставщики услуг сети могли конкретно обсуждать проблемы обслуживания и строить свои отношения разработан ряд общепринятых характеристик сети, которые делятся на группы:

1. Характеристики задержки пакетов. Контролируется время доставки, среднее значение времени доставки, джиттер, коэффициент вариации, максимальная задержка, время реакции сети, время оборота.

2. Характеристики скорости передачи. Средняя скорость, пиковая скорость, период пульсации и коэффициент пульсации.

Лекция №10

Использование программных и организационных средств, для работы компьютерных сетей.

Для хорошей работы компьютерных сетей, необходимы усилия специалистов различных направлений. По специализации этих специалистов, можно разделить на 2 группы:

1. Специалисты по сетевым технологиям – относятся программисты, разработчики баз данных, администраторы операционных систем, веб дизайнеры и т.д. Т.е. все кто имеет дело с разработками, обслуживанием и эксплуатацией программного обеспечения и технических средств.

2. Специалисты по сетевому администрированию – относятся специалисты обслуживающие каналы связи и коммуникационное оборудование, разрабатывающие топологию сетей и маршрутизацию, контролирующие пропускную способность и качество работ канала связи и коммуникационных устройств, а так же решающие проблемы передачи информации.

Для работы с сетями, все эти типы специалистов должны использовать специальные стандарты и технические характеристики. В виду того, что компьютерные сети представляют собой сложную и дорогостоящую систему, а так же ввиду требований к её высокопроизводительной, надёжной и безопасной работы, разработаны следующие группы сетевых характеристики. Пользователи и поставщики услуг, могут конкретно обсуждать проблему обслуживания, планировать и строить свои взаимоотношения.

1. Характеристики задержки пакетов. Контролируется время доставки, среднее значение времени доставки, джиттер, коэффициент вариации, максимальная задержка, время реакции сети, время оборота.

2. Характеристики скорости передачи. Средняя скорость, пиковая скорость, период пульсации и коэффициент пульсации.

3. Характеристика надёжности – время работы на отказ, вероятность отказа, доступность, альтернативные маршруты, время простоя источника, положительные и отрицательные квитация(события), размер окна.

4. Характеристика безопасности – основным недостатком компьютерной безопасности, считается их не защищённость их от потенциальных угроз, которые могут нарушить целостность и конфиденциальность информации. По этому безопасность компьютерной сети, может быть оценена уровнем её защищённости.

Средства защиты делятся на 2 больших класса:

1. Автономной компьютерной безопасности,

2. Средства сетевой безопасности.

Виды ПО необходимые для реализации сетевой инфраструктуры.

Для того, чтобы компьютерная сеть могла выполнять функции по предоставлению пользователя различных услуг, разработаны специальные программные механизмы:

1. IIS (internet information service).

2. VPN (virtual private network).

3. IAS – интернет авторизации.

4. Сетевой мост.

5. ICS (internet connection share).

6. Протокол IP.

7. IPV6.

8. AD.

9. DFS.

10. EFS.

11. Intel Mirror.

12. WMI.

13. Удалённая установка ОС.

14. RIS – удалённая установка программ.

15. WMS.

16. ICF (internet connection firewall).

17. Remote desktop.

18. Telnet.

19. RA.

20. RAS.

После установки всех этих программных средств, основное значение имеет система AD(активные каталоги), которая включает в себя серверы DHCP, DNS. Только с помощью такой файловой системы можно создавать такие серверы, как FTPб серверы печати, медиа серверы, серверы приложений и серверы удалённого доступа. Основными серверами в любой сети являются серверы DNS, каждый из которых имеет свою зону действий и которые с помощью механизма ISTG создают топологию межсетевой релаксации и обменом информации, а так же управлять доменами компьютера.

Глобальные сети обычно имеют доменную структуру и продвижение контроллера домена в такой топологии осуществляется с помощью инструментального средства ADIW.

Использование средств администрирования.

IIS, Intel Mirror, WMI.

Для развёртывания и настройки эксплуатации сети, нужны не только ОС но и дополнительные средства администрирования. Рассмотрим некоторые из этих средств, которые позволяют обновлять и устанавливать ОС и приложения, подключать новое сетевое оборудование, устанавливать новые требования безопасности и обеспечивать реализацию новых требований бизнеса, пользователя и доступа к сетевым ресурсам.

Обычно для реализации задач управления сетями используют следующие средства: шаблоны безопасности, средства ограничения пользовательских программ, средства обновления ПО. Сервис Intel Mirror позволяет пользователям регистрироваться и управлять на любом компьютере домена личными параметрами, а так же использоваться ОС.

Средство WMI – этот сервис используется для сбора информации у ПК, для того чтобы в дальнейшем использовать эту информацию в групповой политике безопасности и создавать WMI фильтры. Для групповой политики безопасности используются более 160 правил. Это средство так же обеспечивает удалённое администрирование и управление другими компьютерами, позволяет настраивать совместимость приложений и поддержку сетей и регистрацию DNS.

Особое значение в компьютерных сетях имеет концепции защищённости. В виду того, что в настоящее время не создана надёжная платформа создающая безопасность, необходимо применять различные старые методы защиты. 1 из центральных элементов защиты является система CLR. Которая позволяет защищать программы в процессе их функционирования. Эта система проверяет приложения на наличие ошибок и дыр в защите прав доступа и тем самым не допускаю к исполнению программы которые могут выполнять недопустимые операции.

В современных информационных системах к основным методам безопасности относят аутентификация, ограничение прав доступа, политика безопасности, аудит, ресурсы AD и другие. Аутентификация позволяет удостоверится в правильности подлинности объекта. В настоящее время для аутентификация широко применяется средство сертификации.

Линии и каналы связи.

Каналом связи называется комплекс технических средств и среды распространения, которые в совокупности обеспечивают передачу сигнала в определённой полосе частот и определённую скорость между сетевыми станциями и узлами.

Линия связи – более узкое понятие. Среда в которой распространяется сигнал. В зависимости от среды, каналы связи подразделяются на 4 типа:

1. Кабельные каналы.

2. Оптоволоконные каналы.

3. Радио связь.

4. Спутниковая связь.

Пропускная способность канала зависит от частоты канала, которая определяется каналом частот, которые передаются без искажений. Кроме этого, пропускная способность зависит от динамического диапазона, который определяется соотношением сигналом и шумом.

30 МГц – высокая частота.

100МГц – сверхвысокая частота.

До 1 ГГц – Ультравысокая частота. Длина волны 30 см.

До 100 ГГц – микроволновые печи.

10 ТГц – микромиллимитровый диапазон.

600 ТГц – инфракрасные волны.

Свыше 600ТГц – видимый свет.

Ультрафиолет.

Рентгеновские лучи.

Гамма лучи.

Кабельные каналы связи.

К кабельным каналам связи относят телефонные медные кабеля. Могут содержать несколько сотен витых пар проводов. Пропускная способность – 3.5 КГц при длине кабеля до 10,5 км. В основном для голосового обмена. Строятся на основе литых пар состоящих из коаксиальных кабелей. 1Гбит в секунду.

Витая пара работает на частоте(обеспечивает частоту) от 5 МГц, пропускная способность 100Мб\сек. Категория 3,4,5,6. Экранированная витая пара позволяет увеличить скорость в 5 раз.

Коаксиальный кабель, распространяет сигнал не вдоль провода, а между центральным кабелем и оплёткой. По этому внутренние пакеты из-за индуктивности и емкости являются минимальными. По этому могут работать со скоростями от 10Мбит\сек.

Широкополосные передачи по кабельным каналам связи. Для повышения пропускной способности используют сложные конструкции. Являются широкополосный кабель, который имеет 15 контактное подключение. Он обеспечивает скорость до 1 Гбит\сек, на расстоянии до 10км. Количество каналом может достигать 10 тыс. кроме этого могут использовать толстый коаксиальный кабель, который имеет широкую пропускную способность, до 1 Гбит\сек на расстоянии 3 км. А обычный до 300 метров.

Параметры кабельных линий связи.

Коаксиальный кабель – имеет центральный провод, по которому распространяется электромагнитная волна. Вокруг центрального провода находится изоляция цилиндрической формы белого цвета. Снаружи изоляция покрыта проволочной оплёткой, которая называется экраном. Все эти элементы кабеля покрыты сверху защитной оболочкой. Электро-магнитная волна распространяется со скоростью 300000 км\сек, по этому они имеют высокую пропускную способность и могут работать на большие расстояния. От 10 до 1000 Мб\сек пропускная способность, которая зависит от качества изолятора. Для повышения пропускной способности используют широкополосную передачу. Широкополосный коаксиальный кабель имеет 15 контактное подключение и называется толстым Ethernet кабелем. Позволяет передавать сигналы до 10 км со скоростью 500 Мб\сек. В простых каналах используется тонкий Ethernet кабель, который подключается к адаптеру с помощью байонетный разъём. Длина кабеля не менее 300 метров, максимальная 1000 метров.

Характеристики кабельных каналов связи.

Кабельные каналы связи характеризуются 3 параметрами:

1. Затухание - обычно выражается в децибелах. Затухание при прохождение через 100 метров при частоте 1 МГц. Обычное нормальное ослабление равно 8,3ДБ на 100 метров кабеля.

2. Перекрестные наводки ближнего конца кабеля(NEXT).

3. Отношение затухания к относительной величине перекрёстной наводки(ACR).

Влияние следующих 2 параметров можно изобразить графически.

Влияние следующих двух параметров на пропускную способность можно изобразить графически.

По мере удаления от источника сигнала, на величину сигнала оказывают влияние затухание и наводки, поэтому результирующий сигнал будет все меньше и меньше.

Для витой пары 5 категории, работающей на частоте 100 МГц ослабление равно 100 ДБ а перекрестные наводки 30 ДБ.

Оптоволоконные линии связи.

Основу оптоволоконной линии связи составляют специальное стекловолокно, которая имеет низкий коэффициент поглощения в инфракрасном диапазоне, равный 0,2 Дб на 1000 метров. По оптоволоконному информация передаётся с помощью световых испульсов. Стандартная длина 50 километров, пропускная способность до 10 ТераГц, вероятность ошибки 10^-14. Современная составляется до 10 ГигаБит в секунду. Это связано с ограниченной быстродействием электрических преобразователей. Длина волны светового излучения размера обычно составляет 1350 нм или 1500нм. При этом диаметр равен 100 мкм.

Структуры:

1. Центральное оптическое волокно.

2. Отражающий слой(клэдинг).

3. Наружная часть из толстого полимерного слоя, который обеспечивает механическую прочность кабеля.

Оптоволоконные кабели ОВ подразделяются на 2 типа:

1. Мультимодовый – можно передавать несколько сигналов. Обычно изготавливаются многожильными.

2. Одномодовый – можно передавать только 1 сигнал, диаметр 7мкм.

Понятие мода связано со способом распространения оптического сигнала. Для повышения пропускной способности и снижения уровня потерь, используют оптические волокна со сглаженным индексом клэдинга. В отличие от ступенчатого, сглаженный позволяет снизить дисперсионные искажения передаваемого оптического сигнала, тем самым увеличить длина кабеля. Водномодовых кабелях обычно используется клэдинг со ступенчатым индексом. Диаметр обычно от 30 до 125 мкм.

При использование мультимодовых кабелей, можно повысить пропускную способность оптического кабеля. Но при этом возникает модовая дисперсия, которая сопровождается размыванием контуров световых импульсов и привод к их взаимному искажению. Величина дисперсии пропорциональна диаметру центрального волокна и обратно пропорциональна длине световой волны. На возникновение дисперсии так же оказывает длина волны, потому что волны различной длины распространяются по оптоволокну с различной скоростью. Источниками световых сигналов являются либо светодиоды, либо лазерные генераторы. Светодиоды обеспечивают быстродействие 35нс, а лазерные генераторы от 2-3нс. При этом мощность светового импульса должна быть достаточно большой. В качестве приёмников оптического сигнала используются фото транзисторы, фотопары, лавинопролётные фотодиоды и Pin датчики, которые обеспечивают наибольшее быстродействие. На скорость быстредействие оптических сигналов влияет чистота оптического стекла, длина оптоволокна, любой изгиб увеличивает поглощение светового сигнала. При этом потери составляют от 2 до 5 ДБ на 1км. Самое большое влияние на поглощение светового влияния, оказывает длина световой волны, при этом наименьшее поглощение имеют световые волны длиной 1350-1500 нм.

Пропускная способность канала так же зависит от от длины оптической линии, наибольшая пропускная способность ОВ достигается при длине 500 метров и составляет 500МГц.

Способы соединения ОВ линий.

ОВ могут быть соединены друг с другом несколькими способами:

1. С помощью керамических втулок. Потери такой втулки 10-20%.

2. Сварка волокон. Потери 1-2%.

3. Механическое сращивание(Splice). Потери до 10%.

Для согласование динамических диапазонов оптических сигналов с интервалом чувствительности входа в усилители используются оптические аттенюаторы в виде тонких металлических шариков. Они позволяют регулировать зазор между волокном кабеля и датчика приёмника.

Для создания топологической структуры с помощью ОВ линий, используются специальные оптические пассивные хабы концентраторы. Представляют собой прозрачные цилиндры, к торцам которого отводятся ОВ передатчиков и приёмников. Для топологии использются специальные призмы мультеплексоры. Эти призмы позволяют объединить в 1 световой поток сигналы приходящие из ОВ линий и имеющую разлиную длину волны.

Беспроводные каналы связи.

В беспроводных каналах связи, для передачи сигналов используются радио волны. Для передачи радио волн используются антенны, которые обеспечивают либо направленное распространение радио волн либо равномерное распространение во все стороны. Обычно радио каналы работают на расстоянии до 10 км,на частотах от 902-928МГц. Такие каналы обеспечивают пропускную способность до 64Кбит\сек. В настоящее время используют частоты от 2,4 до12 ГГц, они позволяют передавать сигналы до 50км и имеют пропускную способность 10Гбит\сек. Более частотные не применяются из-за ограниченной пропускной способность, более высокие так же не принимаются, так как резко сокращается расстояние передачи. Особенно сильно на передачу сигналы влияет вода и её пары, в том числе град и снег. Они могут привести к полному прирыванию связи. На прохождение радио сигналов влияют так же атмосферные шумы 2 МГц и галактические шумы 200МГц. Для передачи радио сигналов, необходима мощность от 50 мВт до 2 Вт.

Системы мобильной связи.

Сотовая связь появилась в 1900году работала в диапазоне 800МГц, а затем в диапазоне 1900МГц. 800МГц – 1 поколение 1G, при этом была реализована аналоговая. 2 поколение 2G, связь цифровая. Для передачи радио сигналов использовались методы:

1. FDMA – множественный доступ с разделением частот.

2. TDMA – множественный доступ с разделением времени.

3. SDMA – кодовое разделение.

Эти типы сотовой связи обеспечивали следующие возможности:

4. Эффективное использование частот.

5. Международные переключения(роуминг).

6. Низкую стоимость технических средств.

7. Совместимость сотовых систем связи с другими телефонными системами.

После реализации всех этих возможностей появилась глобальная система мобильной связи, которой стали называть GSM. В 2000 году появилось 3 поколение связи, а так же появился новый тип сетей GPS.RS, которая была предназначена для работы ПК.

Базовые компоненты сети GSM.

1. Мобильные станции.

2. Базовые станции.

3. Сеть с подсистемами переключения, в том числе с центрами переключения мобильных услуг.

4. Системы операционной поддержки(мониторинг и поддержка сети).

Беспроводные сети 3 поколения.

Стандартом ИТ4 определены следующие полосы частот:

1. 890-915МГц для восходящего сигнала, от станции к базе.

2. 935-960МГц нисходящая, от базы к станции.

GSM 3 поколения используется комбинация методов модуляции FDMA и TDMA. Т.е. образуются частотные и временные подканалы. Метод FDMA позволяет разделить полосу частот на 124 подканала с полосой каждого канала 200МГц. Каждая базовая станция может иметь несколько подканалов.

С помощью метода TDMA каждая несущая частота разделяется на 8 временных интервалов, т.е. может обслуживать 8 абонентов. Обычно при работе 1 интервал времени используется для передачи, а другой для приёма. Такой способ организации связи упрощает работу мобильной станции.

Для идентификации мобильных станций используется SIM(Subscriber Identification Module) карта. Эта карта представляет собой маленький электронный чип, который поставляется провайдером GSM, он содержит важнейшие данные, в том числе номер телефона, учётную информацию и телефонную книгу.

В настоящее время система GSM используется для работы компьютера и с её помощью можно создавать виртуальные сети. Для реализации этой задачи, стандарт был расширен путём введения нового стандарта радио связи HSCSD(High Speed Circuit Switch Data). Этим стандартом предусматривается использование для работы компьютера всех 8 каналов TDMA и соответственно пропускная способность 76,8 кбит\с. Кроме этого в системе GSM была создана пакетная радио служба GPRS(General). Эта служба поддерживает возможность непрерывного IP соединения, для работы корпоративных и локальных сетей, с помощью протокола TCP\IP и X.25. GPRS создаёт мгновенную установку связи и производит расчёты за потреблённые услуги. При этом максимальная скорость может достигать 115кбит\с, а минимальная 14.4кбит\с. Система GPRS позволяет реализовать протокол радио связи WAP.

Этот протокол является глобальным стандартным для различных сетей и терминалов. Он предусматривает использование модифицированного языка HDML, HDTP а так же встроенный браузер. С помощью этого протокола создаются беспроводная прикладная среда предназначенная для работы оператора, изготовителей и поставщиков содержания контента. При этом могут выполнятся различные услуги, сетевые приложения и средства обслуживания скриптов, а так же электронная почта, доступ к интернет ресурсам и доступ к мобильной телефонии. Так же используется язык разметки WML.

Система BlueTooth.

В этой системе используется другой тип радио связи между мобильными, пк и другими устройствами. А так же обеспечивается возможность подключения к интернету. эта система не требует прямой видимости, работает в микроволновом диапазоне от 2.4-3.48МГц на расстоянии 10 метров со скорость 1Мбит\с. С количеством подключаемых устройств от 8-10 в приделах 1 сети. При этом эта система одновременно создаёт 7 каналов связи и 3 голосовых. Модули BlueTooth имеют приёмники и передатчики, которые сканируют окружающее пространство и другие устройства, чтобы установить с ними связь. После этого формируется временная сеть, которая называется PAN. Но прежде, чем начнётся обмен данными по сети должна быть установлена в ручную сессия сети. При этом пользователь должен санкционировать вход в сеть устройств, которые были идентифицированы. Для связи между модулями в сети, используется метод переключаемых частот, которые называются FHSS. Этот метод повышает безопасность. При этом происходит передача пакетов в широкой полосе частот. Используется 79 частот, а скорость переключения составляет 1600раз в секунду. Для сетей BlueTooth используется стандарт IEEE 802.11. Этот стандарт был выпущен в 1997 качестве стандарта беспроводных сетей. Стандартом предусматривается использование 2 типов оборудования:

1. Беспроводных станций. Должны иметь карту PC Card стандарта 802.11. Которая подключается к шине PCI или ISA. А так же PC-карта может быть встроена в материнскую плату.

2. Пунктов доступа(AP). Должен включать в себя приёмопередатчик, сетевой интерфейс стандарта 802.11 и программную часть в соответствие со стандартом 802.1d.

Стандартом сети определяется 2 режима работы сети BlueTooth:

1. Инфраструктурный. В её режиме, может несколько точек доступа, связанных с беспроводной инфраструктурой, а так же набор беспроводных станций. Эта конфигурация называется основным сервисным набором

2. Специальный – одно-ранговый. Называется независимым основным сервисным набором IBSS. В его состав входят только беспроводные станции, которые связываются без точек доступа.

На физическом уровне стандарт 802.11 использует 3 метода связи, 2 из которых базируются на радиосвязи, а 3 на использование инфракрасных каналов. Для связи применяется метод разделения спектра, который увеличивает надёжность подключений и исключается взаимные помехи, для работы нескольких сетей.

IEEE 802.11b

Этот стандарт так же предназначен для беспроводных локальных сетей. Он обеспечивает скорость от 5.5 до 11Мбит\с. Для увеличения скорости пришлось отказаться от переключения частот, которые используется в BlueTooth, а для работы был выбран метод прямой последовательности частот DSSS. А так же была применена более эффективная система кодирования CCK. Этот метод не получили распространение, потому что имели слабую защиту от помех и низкую степень безопасности от прослушивания. По этому был разработан другой стандарт IEEE 802.11а. в соответствие с этим стандартом использовалась частота 5 МГц для кодирования использовалась система COFDM(ортогональная мультиконсуляция с разделением частот). Эта система разделяет 1 несущую частоту, на несколько поднесущих, которые передаются одновременно. Высокоскоростная несущая на частоте 20МГц, разбивается на 52 каналов по300КГц каждый. 48 каналов используются для передачи данных, 4 для исправления ошибок. Таким образом данный стандарт обеспечивает скорость передачи данных 24 Мбайта\сек.

Беспроводные локальные сети Wi-Fi.

По истечении некоторого времени, разработчики усовершенствовали протокол 802.11b и начиная с 2000 года, он стал широко использоваться в беспроводных сетях с диаметром до 1км. Точка доступа в такой сети должна располагаться на высоте от 15 и до 50 метров.

Системы спутниковой связи.

Спутниковая связь по сравнению с сотовой не требует привязки к конкретной местности. По этому имеет большие перспективы развития, потому что сотовой связью можно охватит не более 15% земной поверхности, а на морях и океанах она вообще незаменима.

Организационная структура системы спутниковой связи.

Для спутниковой связи выделяют следующие диапазоны:

1. L – самые низкие частоты, 1,2 – 1,5 ГГц.

2. S

3. C

4. Ku

5. Ka

6. K – наиболее высокая частота, до 86 ГГц.

Для спутниковой связи используются узко направленные системы VSAT. Обычно используются для терминальных станций, и составляют от 1 до 1,5 метра в диаметре, выходная мощность от 1 до 4 Вват. Пропускная способность к спутнику 64Кбит\сек, от спутника 512Кбит\сек. Терминальные станции не посредственно не могу работать друг с другом, а только через коммуникационные спутники. Имеют от 12 до 20 транспондеров. Каждый транспондер может обеспечить трафик 50Мбит\сек или создать 800 подканалов со скорость 64Кбит\сек. Ввиду того, что сигналы используемые в транспондерах имеют различную поляризацию, то транспондеры могут работать на одинаковых частотах. Каждый спутник имеет несколько антен, которые фокусируются на определённой поверхности земли, по этому спутник может покрыть площадь 300 км. Структура спутниковой системы связи состоит из 4 компонентов:

1. Космический сегмент – в него входят спутники ретрансляторы, которые образуют космическую группировку.

2. Наземный сегмент – в него входят:

· центр управления системой,

· центр запуска космических аппаратов,

· команд-измерительный пункт,

· центр управления связью,

· шлюзовые станции.

3. Абонентские системы.

4. Наземные сети связи. С которым сопрягаются шлюзовые станции.

Каждый спутник содержит:

1. ЦП.

2. Радиоэлектронное оборудование.

3. Антенную систему.

4. Систему ориентации и стабилизации в пространстве.

5. Двигательную установку.

6. Система электропитания.

Спутник движется со скорость 7км\с на высоте 1000км, время прохождения над точке земли 14 минут, затем переходит за линию горизонта. Для поддержании спутниковой связи необходимо содержать спутниковую группировку. В России такая система называется горизонт и экспресс. Они имеют по 8 космических аппаратов.

Виды спутниковых орбит:

1. Низкоорбитальная 1500 км. GlobeStar и Иридиум.

2. Средне орбитальные, до 15000 км. Инмарсат. 12 спутников.

3. Стационарные и геостационарные. Высота от 38875км, при этом спутник неподвижен относительно земли. Используя 3 таких спутника, можно охватить всю планету. Их используют банки. Геостационарные орбиты проходящие над экватором самые престижные, все государства имеют определённые квоты.

Технология терминал хост.

Эта технология использовалась для связи компьютера и вычислительных машин в рамках систем коллективного использования вычислительных ресурсов. При этом терминальные станции имели связь с большими электронно-вычислительными машинами. Вся обработка информации производилась на серверных машинах. А терминальные станции выдавали результаты пользователям. В сетях с ПК. Эта технология используется крайне редка, в случаях связи ПК с ПК последовательный порт или связи с провайдером через модем. Иногда эта технология применяется с ПК мощными серверами.

Технология терминал хост предполагает использование определённых типов интерфейса и основным интерфейсом является стандарт RS-232-C который широко используется ПК для подключения периферийных устройств. На материнской плате компьютера обычно размещается последовательные асинхронные адаптеры, к которым можно подключать различные внешние устройства, устройства ввода-вывода. Присваивает имена сом1, сом2 и т.д. Через каждый такой последовательный порт производится последовательный, побайтовый обмен информации. Каждый байт передаётся в специальном определённом формате специальных кадров. А каждый кадр в начале имеют стартовые ветви, а в конце биты контроля и стоповые биты.

Приёмное устройство проверяет полученный кадр на наличие ошибок и в случае ошибки запрашивает повторную передачу кадра работы системы последовательной связи. Для настройки сом порта необходимо установить следующие параметры:

1. Номер порта.

2. Скорость передачи.

3. Число бит в кадре.

4. Число стоковых бит.

5. Паритет.

Работа порта реализуется с помощью микросхемы UART.

Существуют разновидности микросхем UART:

1. 16450.

2. 16550.

3. 16550А.

Используют разъём Д25 или Д9. Распайка кабелей зависит от типов подключаемых устройств и бывает 2 типов:

1. DTE-DCE.

2. DTE-DTE – нуль модемный.

Длина кабеля не должна превышать 15 метров. Если использовать экранированный кабель и маленькую скорость передачи сигналов, то длину кабеля можно увеличить до 300 метров. Для работы данных портов используется специальное программное обеспечение, которое позволяет подключить 2 ПК вместе.

Использование модемов.

Для подключения терминальных устройств к хостам, обычно используются телефонные каналы связи. Которые имеют полосу 3300 Гц. Поэтому по ним нельзя передавать цифровые сигналы. По этому для передачи информации с ПК были разработаны специальные устройства, которые назвали модемы. Они могут превращать цифровую информацию в аналоговую и обратно. Для передачи информации в модемах может использоваться 1 из 6 методов модуляции.

1. АМ – амплитудная модуляция.

2. ЧМ – частотная модуляция.

3. ФМ – фазовая модуляция.

4. ДФМ – дифференциально-фазовая модуляция.

5. КАМ – квадратурная амплитудная модуляция.

6. ТСМ – треллис модуляция.

Основные типы аналоговых модемов.

Современные модемы являются сложными аппаратно-программными комплексами и осуществляют коммуникацию информационных сигналов. Модемы реализуют следующую функцию:

1. Интерпретируют команды.

2. Выдают сообщения о состоянии связи.

3. Сохраняют информацию.

4. Осуществляют набор номера и устанавливают связь.

5. Осуществляет автодозвон и автоответ.

6. Могут использовать различные форматы и протоколы передачи данных.

7. Могут распознавать различные форматы при приёме данных.

К аналоговым модемам относятся:

1. Факс-модемы. Они устанавливаются внутрь компьютера и позволяют реализовать функции факса. В этих факс модемах цифровые документы преобразуются в аналоговую форму, которая представляется в виде файла изображения, для приёма другим факс-модемом, либо в виде печатного документа, если приёмником является обычный факс. Графический файл, с помощью программы распознавания OCR, может быть преобразован в текстовый файл.

2. Звуковые модемы. Являются более совершенными аппаратными средствами, обеспечивают передачу звука, данных, файлов и видео. А так же выполняют дополнительные функции, отвечают на звонок, записывают звуковое сообщение, звуковую почту.

Модемные протоколы.

Протоколы позволяют повышать помехоустойчивость и скорость связи.

Протоколы делятся на 4 группы:

1. Протоколы модуляции. V21,22,22bis,32,zyx. 19200бит в секунду. При работе протокола модуляции вызывающий модем работает на частотах 980-1180Гц, а отвечающий 1650-1850Гц.

2. Протоколы обнаружения и коррекции ошибок. При работе этого протокола, информация меняется в пакеты до 20Кбайт. Её правильность проверяется с помощью контрольной суммы. Сжатие информации осуществляется с помощью метода BLTZ (двухмерное адаптированное кодирование). Если параметры линии плохие, то протокол может изменять длину блока(пакета).

3. Протоколы сжатия. При работе этого протокола, информация меняется в пакеты до 20Кбайт. Её правильность проверяется с помощью контрольной суммы. Сжатие информации осуществляется с помощью метода BLTZ (двухмерное адаптированное кодирование). Если параметры линии плохие, то протокол может изменять длину блока(пакета).

4. Протоколы передачи файлов. Для передачи файлов используются следующие протоколы. Протокол Z-модем является наиболее быстрым протоколом передачи файлов, он может передавать несколько файлов, а при сбои передачи продолжает работать с места обрыва.

В 1997 году была достигнута максимальная производительность аналоговых модемов, 56Кбит\сек. Дальнейшее увеличение скорости было не возможно по 3 причинам:

1. Ограниченная пропускная способность аналоговых каналов.

2. Наличие электростатических шумов в линиях связи.

3. Необходимость двойного аналого-цифрового преобразования, потому что телефонные станции работали на цифровых каналах.

Реально, с помощью звукового модема можно получить скорость 33,6 кбит\сек.

Модемы могут быть внутренними и внешними. Внешние имеют кнопки управления и индикаторы, а так же можно настраивать с помощью командного языка в командном режиме работы(используются АТ-команды).

Назначение индикатор кодируются следующими буквами.

MR – готовность модема.

TR – готовность терминала.

SD – передача данных.

RD – приём данных.

OH – трубка снята.

CD – обнаружение несущей.

Цифровые модемы.

Появление кабельных линий на витой паре позволило передавать электрические сигналы с высокими скоростями. В 1998 году на телефонных станция были внедрены новые технологии передачи видеосигналов и широкополосных данных ISDN и ADSL.

Шифровая сеть ISND. Обычно эта сеть используется для связи между телефонными станциями. Она позволяет комплексные услуги. Использует 2 типа ISDN:

1. ISDN2 – имеются 2 канала би, по 64 кбит\сек, для передачи данных и 1 канал ДИ 16 бит\сек для управления.

2. ISDN30. 30 каналов по 64 кбит\сек, для передачи данных и 1 канал ДИ 64 бит\сек для управления. Каналы типа би может объдиняться в 1 канал со скоростью 2Мбит\сек.

Цифровые абонентские линии ADSL.

Старые абонентские линии значительно ограничивали пользовательский трафик. Хотя протяжённость этих линий обычно не велика, но они оказывают значительное влияние на работу компьютерных сетей. По этому в 1987 году стали внедряться новые технологии, которые были предназначены для повышения производительности абонентских участков. Кроме этого цифровые абонентские линии можно использовать для кабельного телевидения. Технология цифровых абонентских линий называется XDSL. Она предназначена для работы с входящим трафиком 52 Мб\сек и исходящим трафиком 64кб\сек. С возможностью повышения до 2 Мб\сек.

Используется 3 модификации:

1. Асинхронная линия ADSL - наиболее перспективна для бытового применения, при условии что абонентская линия всегда должна быть свободна(выделенный канал связи), а расстояние до телефонной станции незначительное. Для передачи сигнала используется обычная витая пара, существующего телефонного кабеля. В линиях применяется метод модуляции дискретной многочастотная модуляция, т.е. выделенные отдельные подканалы, по которым параллельно передаются данные. Кодирование и декодирование выполняется как в обычных модемах. Для коммерческих целей используются специальные модемы АDSL, которые имеют 3 входовое соединение. 1-2 для использования телефонной линии, 3 для подключения витой пары по технологии Ethernet. При этом на стороне станции устанавливается специальный мультиплексор. К которому присоединяется специальная абонентская линия. Этот мультиплексор подключает абонента к высокоскоростному интернету, а телефонные сигналы направляются на коммутатор телефонной сети. Существуют различные конструкции моделей АDSL, в которых подключение к ПК может быть через USB или Ethernet карту. Некоторые модемы АDSL используются сразу для нескольких ПК. Существует так же интегрированные модемы маршрутизаторы которые могут поддерживать сети компьютеров и имеют интегрированную систему сетевой защиты в виде брандмауэра. 1999 году был реализован стандарт G922.2 1,5 Мбит\сек приём, 400кбит\сек передача. При работе модема АDSL общая полоса пропускания в 1 Мгц разбивается на 256 каналов по 4 кГц. Который используется для параллельной цифровой связи. При этом 192канала используются для входной информации, а 64 для исходящей. Обычно реальная скорость не превышает 2Мбит\сек. Причины такого значительного снижения скорости является длина линии, количество проводов в кабеле и их диаметр, количество висячих пар и взаимные помехи. Для совершенствования АDSL были разработаны RАDSL(адаптивные модемы – которые могут работать на расстоянии 5.3 км со скоростью 2Мбит\сек) и VDSL

2. Одиночная линия SDSL.

3. С высокой скоростью передачи данных HDSL. Работают со скоростью входящей 52мб\сек, исходящая 5.3 мбит\сек. 1500 метров.

Кабельные модемы – используются для быстрого доступа к интернету домашний ПК. Путём использования широкополосной сети кабельного телевидения. Изготовителями являются фирма ByNetWork Motorolla, кабельный разъём Ethernet. Обычно к кабельному модему присваивается единственный IP адрес, иногда указываются дополнительные адреса. Кабельный модем кроме модуляции имеет блок настройки, а так же систему кодирования, позволяющую выделить сигналы данных. Кроме этого в модеме есть некоторые компоненты сетевых адаптеров, мостов и маршрутизаторов, которые позволяют подсоединить несколько ПК. Для контроля работы модема и линии и канала связи со стороны провайдера используется специальное программное обеспечение. Скорость соединения 30Мбит\сек. Исходящая скорость не более 512 кбит\сек.

ТКП – теле-коммуникационные программы.

Эти программы предназначены для работы по технологии терминал хост, называются терминальтами и их можно разделить по уровням.

1. Поддержка самого терминала.

2. Поддержка функции терминала и хостов в не полном объёме (Telex, Tele Mate,Cornet).

3. Поддержка функции хоста в полном объёме(Maximus, BBS, Remoute Access).

Технология локальных сетей.

Локальные сети подразделяются на 2 типа.

1. Иерархические – очень напоминает технология терминал хост, все задачи выполняются на центральном компьютере, а конечные устройства выполняют в основном операции ввода вывода и частично управляют центральным ПК. Преимуществами является высокая отказа устойчивость, надёжность сохранность данных, высокая степень защиты. Недостатки высокая стоимость технических и программных средств, высокие эксплуатационные расходы и низкое быстродействие.

2. Сети типа клиент сервер – в этих сетях обработка информации распределяется между клиентом и сервером. По этому требования предъявляемые к серверу, значительно ниже, чем в иерархических системах. По способу взаимодействия компьютеров, клиент-серверные системы подразделяются на 2 типа.

2.1.Одно ранговые – сеть в которой отсутствует единый центр управления взаимодействия рабочих станций, каждая станция может выполнять некоторые серверные функции. Например быть сетевым принтером или предоставлять сетевые диски или раздавать интернет. Недостатки – небольшое количество ПК в сети и трудности администрирования.

2.2.С выделенным сервером(централизованное управление) – всегда имеется 1 мощный ПК, который называется сервером сети, на нём устанавливается специальная ОС. Он должен обеспечивать хранение данных, удалённую обработку заданий, управление рабочими станциями. При этом ПК могут взаимодействовать друг с другом только через сервер. Достоинства данной структуры является высокая скорость обработки информации, одновременное обслуживание нескольких пользований, надёжная система защиты и надёжности информации, а так же эффективное администрирование сеть с выделенным сервером имеет доменную структуру.

Сетевая технология является сложным понятием и включает в себя такие атрибуты как топология сети, протоколы, интерфейсы, сетевые аппаратные средства, сетевое программное обеспечение. Т.е. технология это комплексный подход к созданию работающей сетевой структуры. Используются следующие типы классических технологий локальных сетей:

1. Arcnet;

2. Token Ring;

3. Ether net.

Краткие характеристики технологий.

Основными характеристиками любой компьютерной сети являются

1. топология сети – отражает структуру связи между функциональными элементами сети,

2. сетевые протоколы – определяют правило взаимодействия этих функциональных элементов,

3. сетевые интерфейсы – характеризуют возможности среды, которые используются для передачи информации,

4. сетевые аппаратные средства – включает в себя все устройства физические, необходимые для обмена информацией между компьютерами,

5. сетевое программное обеспечение – комплекс программ, который позволяет управлять сетевыми компонентами аппаратами и программами, так же должно обеспечивать пользователя специальным интерфейсом для работы в сети.

В своей совокупности все выше указанные характеристики называются технологическим вариантом(технологией) компьютерных сетей.

К технология относится технология

1. Arcnet – технология объединения ресурсов компьютера. Была разработана корпорацией Datapoint 1997 году, в дальнейшем была доработана корпорацией SMC. В качестве методом управления доступом используется маркерная шина, которая называется Token Bus, которая позволяет использовать топологию типа звезда и шина. Принцип работы: 1 из компьютера входящих в сеть должен создать маркер(сообщение специального вида), который в последствие будет передаваться от 1 компьютера к другому. При получении маркера, компьютер получает право передавать информацию по сети, а при отсутствие только принимать. При работе сети Arcnet предусматривается 5 типов пакетов ITT – приглашение к передачи. FBE – запрос о готовности. Сам пакет данных. ACK – подтверждает приём. NAK – не готовность приёма. Формат передачи данных, который называется единицей обмена, состоит из 3 служебных стартовых бит и 8 битов данных. В начале каждого пакета передаются начальные разделители AB, длина которых составляет 6 рабочих бит, он относится к заголовку пакета и используется для синхронизации приёма. В качестве аппаратных средств используются специальные сетевые адаптеры каждый из который должен иметь свой уникальный номер от 0 до 255. В качестве среды может использоваться витая пара, коаксиальный кабель RG-62 сопротивление 93ОМ. Скорость передачи 2.5 Мбит\сек. Нормальная длина 300 метров, а максимальная 6км, с учётом концентратора каждые 600 метров.

2. Token Ring – был разработан IBM. Топология кольцо и звезда. Скорость обмена 16Мбит\сек. Используется 3 типа пакетов. Формат D\CF, маркер, пакет сброса. В данной технологии не может быть более 12 конденсаторов. Максимальное количество ПК 96. Длина сегментов между конденсаторами 46 метров, а максимальная 120 метров.

3. Ether net – спецификация появилась 1967 году, была разработана компанией Xerox, а в 1982 году к этой спецификации присоединились корпорация DEC и Intel. Появился международный стандарт IEEE 802,3. Топологией сети Ethernet всегда является общая шина. Сеть Ethernet работает по следующую принципу. Все ПК в сети равноправна и могут передавать сообщения если среда свободна. Передаваемые сообщения становятся доступны для всех ПК в сети. Перед началом передачи компьютер прослушивает шину и определяет свободен ли канал. Этот метод доступа CSMA\CD – множественный доступ с определение несущей разрешением коллизий. Скорость 10Мб\сек. Длина сегмента 500мб, количество сегментов не более 5, максимальная длина сети 2,5 км, количество ПК 100. Максимальная длина кабеля от ПК к ПК 50 метров.

Высокоскоростные сети.

К высокоскоростным сетям относятся сети имеющие пропускную способность более 100Мбит\сек. 1 из первых высокоскоростных сетей была оптоволоконная сеть FDDI. Была разработана в 1985году, а прототипом этой сети был оптоволоконный интерфейс который использовался в многомашинных комплексах, работающих в распределёнными данными. После получения высококачественного оптоволокна этот метод стали применять в компьютерных сетях. Для повышения быстродействия используется топология двойное кольцо. Метод доступа является временной маркер. Путь продвижения пакетов по каждому кольцу однонаправленный. А время работы между станциями распределяется по договорённости. По этому коллизии исключены. Это позволяет получить максимальную пропускную способность. Для работы такой сети каждый компьютер должен иметь не менее 2 портов А и В. Последовательность доступа станции к сети, называется эстафетной и определяется соответствующим протоколом. При работе в сети, каждая станция генерирует специальную последовательность сигналов, которая называется сигнатурой или маркером. Наличие маркера определяет право на передачу информации. Маркер передаётся по круговой сети от узла к узлу. Если станция хочет передать сообщение, то она задерживает формирование маркера, а в начале создаёт новый информационный пакет. Затем прикрепляет к нему маркер и полученную конструкцию(которая называется кадром) располагает по кольцу. Таким образом в 1 и тоже время движется большое количество кадров, которые разнесены друг от друга по времени, через которое они поступают в точку доставки.

Каждая станция читает поступающие к ней кадры. Если кадр адресован к этой станции она извлекает из кадра информацию из него и отправляет кадр дальше по сети. Если кадр к ней не относится, а сеть свободна, то она отправляет кадр дальше. Когда кадр возвращается к отправителю, то он ликвидируются. А отправитель чётко знает, была ли получена им информация. Такой способ организации сетевого взаимодействия взаимодействует теоритическую пропускную способность. Длина сети до 100км, а расстояние между узлами 2км. Главное преимущество сети FDDI, высокая надёжность. За счёт применения двойного кольца.

Fast Ethernet.

Эта технология появилась в виде стандарта 100BaseX Ethernet 1995 году. Стандарт получил развитие 100BaseТX, 100BaseFX - оптоволокно, 100Base T4 – 4 пары для получения скорости 100Мбит\сек.

GigaBit Ethernet.

Эта технология появилась в 1999 году. Стандарты:

1. 1000BaseT.

2. 1000BaseF.

3. 100BaseVG-AnyLan. Эта технология позволяет совмещать одновременную работу 2 различных технологий, Ethernet и TokenRing. Появилась в 1993 году предусматривает использование витой пары и оптоволокна. Продвигается компаниями HP AT&T. Допускает наличие 1024 узла в 1 сегменте. А расстояние между узлами 2,5 км. Для соединения между сегментами используются специальные мосты, но не более 7 место в между 2 узлами. Конфиденциальный и приватный. Организация сверну вниз.

ATM

Асинхронная передача данных. Эта технология предусматривает использование большого количества виртуальных каналов связи. По которым информация передаётся в виде ячеек фиксированной длины, 48+5 байтов. Использование этой технологии в локальных сетях обеспечивает пропускную способность 50Мбит\сек, а в трансконтинентальных сетях до 3 Гигабит\сек. На витой паре технология позволяет получить 155Мбит\сек. Прототипом для разработки технологии АТМ, была технология SТМ. Которая предусматривала создание широкополосного канала разделенного на трансмиссионные элементы, которые называются слотами. Слоты объединяются в обоймы, которые обслуживают конкретного абонента. За каждым слотом закрепляется отдельное соединение, а обойма позволяет создавать набор соединений. Соединения подразделяются по времени, по этому пропускная способность для абонента определяется 3 характеристиками:

1. М – количество обойм.

2. N – количество трансмиссионных элементов.

3. T – время.

FC

Оптоволоконная технология. Позволяет создавать сверхвысокоскоростные соединения с пропускной способность более 1Гигабит\сек. Широко применяется для кластерных сетей и суперкомпьютеров. При этом осуществляет асинхронный 2 точечный обмен. Для построения разветвлённых сетей используются специальные коммутаторы. Архитектура этой сети может поддерживать обмен в формате интернет протокола IP. Технология FC 3 класса обслуживания:

1. Физическое соединение или использование системы для коммутации соединения.

2. Коммутация пакетов, без установления соединения с гарантированной передачи и подтверждения приёма.

3. Широковещательное вещание без установки соединения и подтверждения приёма.

Эта технология имеет дополнительный режим совместимости с интернетом и называется InternetMix.

Система адресации интернета.

Сеть Интернет базируется на принципе коммутации пакетов, на каждом уровне её протоколов используется собственная система адресации, с помощью которой осуществляется продвижение пакетов и адресация информационных ресурсов.

Основными типами адресов являются:

1. Адрес Ethernet;

2. IP-адрес;

3. Доменные адреса;

4. Почтовые адреса;

5. Номера портов;

6. Универсальный локатор сетевого ресурса URL.

Дата добавления: 2015-07-14