Устаткування глобальних мереж 5 страница
CATV
У компаній кабельного телебачення CATV (Community Antenna Television) несподівано з'явилися вражаючі перспективи. До теперішнього часу у великих містах і навіть сільських районах уже створена величезна інфраструктура коаксіальних кабелів, які можна використовувати для передачі не тільки телевізійних сигналів, але і комп'ютерних даних. Доступ до Internet за допомогою кабелів CATV пропонує усе усе більше провайдерів.
Система CATV не розроблялася як технологія глобальної комп’ютерної комунікації. Спочатку CATV призначалась тільки для передачі інформації (телевізійних програм) від телевізійних компаній до глядача. І хоча всі користувачі з’єднані однією і тією ж мережею коаксіальних кабелів, що обплутали околиці, мережа не призначалася для комунікації користувачів один з одним. Фактично кабельна мережа навіть не призначалася для передачі даних від користувачів, вони могли тільки приймати інформацію. Однак поява кабельних модемів радикально змінила ситуацію.
Для доступу до Internet по кабелях потрібний кабельний модем, що з’єднує вхідний коаксіальний кабель і мережевий адаптер персонального комп'ютера. Найчастіше для цього використовується мережева карта Ethernet lOBase.
Фактично кабельна компанія одночасно є провайдером — постачальником послуг Internet. В такій схемі не має змісту відокремлювати надання носія від послуг доступу в Internet, подібно тому як це відбулося з провайдерами послуг Internet по телефонних лініях.
Крім того, коли користувач оплачує послуги телефонної компанії (як лінії PSTN, так і виділеної лінії Т-1), він може одночасно оплатити обліковий запис Internet, зареєстрований в будь-якого провайдера, у тому числі і телефонній компанії, якій належить лінія. Технічно це можливо і для телевізійних кабелів, однак телевізійні компанії надають ці дві послуги в пакеті. Контракт із телевізійною компанією зазвичай передбачає, що вона одночасно є провайдером Internet.
Кабельна інфраструктура може підтримувати односторонню чи двосторонню передачу. Одностороння передача означає, що сигнали передаються по коаксіальному кабелю тільки в одному напрямку — від телевізійної компанії до користувача. При цьому передача даних у зворотньому напрямку повинна виконуватися по звичайній аналоговій телефонній лінії, яка теж підключається до кабельного модему. Якщо використовується одностороння передача по телевізійному кабелю, то швидкість передачі даних від користувача обмежена пропускною здатністю лінії PSTN, що складає до 56 Кбіт/с. У той же час швидкість передачі до користувача складає від 364 Кбіт/с до 1,5 Мбіт/с.
Якщо встановлений двосторонній кабель, то в обох напрямках швидкість передачі висока. Однак багато кабельних компаній обмежують швидкість передачі від користувача величиною 128 Кбіт/с, щоб користувачі не встановлювали у себе Web-сервери. Досить часто установка Web-сервера забороняється умовами контракту з компанією CATV.
Кабельна технологія передбачає постійне з’єднання, однак якщо встановлений односторонній кабель, то з'єднання в напрямку від користувача все-таки залишається складальним. Великою перевагою з'єднань CATV є низька ціна. До недоліків можна віднести те, що в багатьох регіонах користувачі зіштовхуються з проблемою надійності з'єднання. В кабельній технології використовується "поділ пропускної здатності" між користувачами (тобто повна пропускна здатність кабелю в поточний момент часу поділяється між усіма користувачами даного сегмента кабелю), тому в міру підключення сусідів швидкість передачі для кожного користувача знижується. Існують також проблеми безпеки даних. Тому системи CATV більше підходять не для комерційних організацій, а для жилих кварталів.
SMDS
SMDS (Switched MLillimegabil Data Service — служба комутації мегабітових даних) являє собою нову технологію з комутацією пакетів, розроблену спеціально для глобальних мереж з "вибухоподібним" характером завантаження. Вибухоподібність означає, що при передачі даних періоди слабкого завантаження мережі чергуються з "піковими" періодами, коли мережа через силу справляється з потоком даних.
У технології SMDS з'єднання не встановлюється, тобто перед початком передачі даних між двома комп’ютерами встановлювати між ними з'єднання немає необхідності. В цій технології використовуються відносно великі пакети, аж до 7 168 байт. Адреси SMDS (десяткові числа, як і телефонні номери) використовуються для ідентифікації мережі SMDS. Канали SMDS (зазвичай це канали ОС-3 SONET) підключаються до комутаторів магістральної мережі телефонної компанії.
SMDS розроблялась як технологія загальнодоступної мережі, яка надає послуги, аналогічні послугам локальних мереж. Відмінність полягає лише в тім, що SMDS може охоплювати великі міста. Швидкість передачі знаходиться в межах від 1,544 до 45 Мбіт/с. Мережа SMDS легко розширюється. Її можна використовувати разом з ATM. Однак SMDS поки що розповсюджена значно менше, ніж Frame Relay чи інші технології, тому обладнання SMDS важко дістати.
2.4.5 Безпровідні глобальні мережі
У багатьох випадках встановити постійне з’єднання по кабелях між вузлами глобальної мережі неможливо, принаймні, незручно й дорого. Безпровідний зв’язок особливо підходить для випадків, коли необхідна комунікація в реальному часі, або коли користувач пересувається. Безпровідні технології призначені головним чином для передачі невеликих об’ємів даних.
Перечислимо безпровідні технології, що використовуються в глобальних мережах.
- Радіочастотні технології. Система SMR (Specialized Mobile Radio — спеціалізований мобільний радіозв'язок) забезпечує пропускну здатність від 1 200 біт/с до 19,2 Кбіт/с. Її розширена версія ESMR (Enhanced SMR) є цифровою системою.
- Супутникові технології. Пропускна здатність лежить в границях від 4 800 до 9 600 біт/с. Використовується як комутація каналів, так і комутація пакетів.
- Мікрохвильові технології. В цій технології для забезпечення високої пропускної здатності використовується техніка сотового зв'язку на мікрохвильових частотах.
- Сотові технології. Використовуються з'єднання з комутацією каналів на основі аналогових чи цифрових сотових ліній.
- Технології пакетів даних. В цих технологіях з'єднання утворюються на основі комутації пакетів без встановлення викликів.
Зрівнюючи з провідними технологіями, безпровідникова комунікація часто більш дорога й повільна. Наприклад, типова аналогова сотова система зв'язку забезпечує швидкість передачі не більш 14,4 Кбіт/с, а цифрова сотова — до 64 Кбіт/с.
2.5 З’єднання між локальними і глобальними мережами
В сучасному світі, обплутаному проводами, локального зв'язку часто буває недостатньо. Жодна локальна мережа не є ізольованим островом, принаймні їх стає усе менше й менше. Для комерційних організацій життєво важливо мати стійкий зв'язок із зовнішнім світом. Це означає, що локальні мережі повинні об’єднатися в корпоративну глобальну мережу, чи підключитися до Internet, чи те і інше.
Підключити локальну мережу до зовнішнього світу можна декількома способами, що залежать від бюджету і потреб організації. Найбільш очевидний метод надання користувачам доступу до інших мереж — обладнати кожний персональний комп’ютер модемом і підключити його до телефонної лінії. Тоді кожен користувач зможе при необхідності встановлювати комутоване з’єднання з провайдером чи з віддаленим сервером. Однак такий метод має деякі недоліки.
- При збільшенні кількості користувачів витрати ростуть досить швидко. Для кожного комп’ютера доведеться купувати окремий модем і платити за кожну телефонну лінію. Крім того, якщо користувачі підключаються до Internet, то доведеться платити за облікові записи провайдера окремо для кожного користувача.
- Якщо дозволити користувачам встановлювати з'єднання за допомогою набору телефонного номера, то можуть виникнути серйозні проблеми з безпекою конфіденційності даних. У компанії не буде майже ніяких засобів контролю за тим, до яких мереж підключаються її службовці і куди передаються дані компанії.
- Такий метод вимагає відносно високої кваліфікації користувачів. Компанії доведеться понести витрати на навчання своїх службовців, щоб навчити як конфігурувати комутоване з'єднання і як з ним працювати.
Однак, є кращі способи виходу в зовнішній світ. Переважають над старими методами декілька альтернативних методів підключення до глобальних мереж. Їх переваги та недоліки визначаються конкретною ситуацією і характером вирішуючих компанією задач.
Далі розглянемо такі способи з'єднання локальних і глобальних мереж:
- транслюючі з'єднання;
- проксі-сервери;
- маршрутизоване з'єднання.
2.5.1 Транслюючі з’єднання
Трансляція адрес — один з найбільш дешевих методів підключення всіх комп’ютерів невеликої локальної мережі до Internet чи до іншої глобальної мережі. У цьому методі доступ до глобальної мережі забезпечується за допомогою одного головного комп’ютера, при цьому використовується тільки одна телефонна лінія, один обліковий запис провайдера (чи інше з'єднання глобальної мережі) і одна зареєстрована публічна IP-адреса.
Як транслюються адреси
Комп'ютер, що виконує програму трансляції адресів, знаходиться між загальнодоступною глобальною мережею і приватною локальною мережею. На ньому встановлені інтерфейси до обох мереж. Цьому комп'ютеру присвоєні: приватна ІР-адреса, що використовується для комунікації з іншими комп'ютерами локальної мережі, і публічна IP-адреса, яка може бути привласнена сервером провайдера за допомогою служби DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) під час установлення з'єднання з глобальною мережею. Будемо називати цей комп'ютер хостом трансляції адрес.
Слід зазначити, що службова програма DHCP автоматично присвоює комп'ютерам, конфігурованим на її використання, IP-адреси й інші параметри TCP/IP.
Трансляція адрес виконується шляхом відображення ІР-адрес кожного комп’ютера локальної мережі, що передає дані "назовні", на номери портів хоста трансляції адрес. Ця інформація добавляється в IP-заголовок пакета. Потім пакет пер-дається в глобальну мережу. При цьому адресою джерела служить IP-адреса хоста (комп'ютера, що має фізичне з'єднання з глобальною мережею).
Коли на комп'ютері локальної мережі користувач запускає браузер і передає, наприклад, запит на перегляд Web-сторінки, хост привласнює запиту номер порта, за допомогою якого можна буде ідентифікувати передаючий комп'ютер (не хост!). Потім хост передає запит на Web-сервер провайдера. Коли на хост (чия IP-адреса міститься в заголовку як адреса джерела запиту) повертається сторінка запиту, хост знаходить у таблиці трансляції адрес комп'ютер, що послав запит, і передає Web-сторінку на цей комп'ютер.
Таблиця трансляції адрес містить слідуючу інформацію.
- IP-адреси початкового джерела і адресата, які служать для ідентифікації передаючого комп'ютера усередині мережі і приймального комп'ютера поза мережею.
- Номера портів джерела й адресата, які служать для ідентифікації передаючого чи приймаючого додатка. Наприклад, запити HTTP на Web-сторінки зазвичай передаються через порт TCP номер 80.
- Послідовність номерів пакетів, за допомогою яких з пакетів складається запит чи відповідь.
- Мітка часу — число, яке однозначно ідентифікує момент передачі з точністю до мілісекунди.
Поняття NAT (Network Address Translation — трансляція мережевих адрес) означає стандартизовану процедуру, що визначається специфікаціями RFC 1631. Однак цьому стандарту задовольняють не всі методи трансляції адрес. На рисунку 2.8 проілюстровані етапи процесу трансляції адрес.
Процес NAT складається з раду етапів.
1. Користувач, сидячи за клієнтським комп'ютером з ІР-адресою 192.168.1.9, відкриває браузер і вводить в адресному полі наступний URL:www.tacteam.net. Браузер передає НТТР-запит по ІР-адресі, асоційованій з іменем, "подружнім" по відношенню до www.tacteam.net.
 |
2. Хост NAT клієнтської локальної мережі відображає запит від 192.168.1.9 www.tacteam.net на номер порту в таблиці трансляції адрес. Таблиця містить IP-адреси початкового джерела і адресата, а також їх номера портів ТСР і UDP.
3. Хост NAT змінює заголовок таким чином, що для зовнішньої мережі здається, що пакет прийшов не від 192.168.1.9, а від публічної IP-адреси, присвоєної провайдером зовнішньому мережевому адаптеру хоста.
4. Хост NAT передає запит до www.tacteam.net на сервер провайдера. Служба DNS (Domain Name Service) відображає ім'я запитуваного Web-сервера на IP-адресу сервера, у якому зберігається основна сторінка www.tacteam.net.
5. Сервер www.tacteam.net приймає запит, обробляє його і повертає необхідну сторінку по IP-адресі хоста NAT.
Хост NAT, звертаючись до таблиці трансляції адрес, визначає адресу клієнта, що послав запит (192.168.1.9), й номер порту TCP чи UDP, куди потрібно направити відповідь.