Первая страница
Наша команда
Контакты
О нас

    Головна сторінка



Тема 10. Огляд технологій wan-мереж

Скачати 112.85 Kb.

Тема 10. Огляд технологій wan-мереж




Скачати 112.85 Kb.
Дата конвертації11.05.2017
Розмір112.85 Kb.

Тема 10. Огляд технологій WAN-мереж



Мета теми – ознайомитися із базовими технологіями побудови розподілених комп’ютерних мереж.

Ключові поняття: технологія побудови розподілених комп’ютерних мереж; технології Frame Relay, X.25, ATM, ISDN.
Технології WAN-мереж

Аналогові з’єднання віддаленого доступу (PSTN)

У тих випадках, коли мережею передаються невеликі обсяги даних і потоки даних мають пульсуючий характер, використання модемів і аналогових телефонних ліній дозволяє здійснювати виділені з'єднання, що комутуються, з невеликою пропускною здатністю.

У традиційній телефонії телефонний апарат користувача з'єднаний з мережею PSTN мідним кабелем – локальним відгалуженням.

Програ́ми відда́леного адмініструва́ння (Програ́ми дистанці́йного адмініструва́ння) - програми або функції операційних систем, що дозволяють отримати віддалений доступ до комп'ютера через Інтернет або ЛОМ і здійснювати управління та адміністрування віддаленого комп'ютера в реальному часі.
Frame relay (англ. ретрансляція кадрів, FR) - протокол канального рівня мережевої моделі OSI. Служба комутації пакетів Frame Relay в наш час (2007) широко поширена в усьому світі. Максимальна швидкість, яку допускає протоколом FR - 34.
Телефо́н - вид електрозв'язку, що дає змогу передавати і приймати мовлення на відстань за допомогою електричних сигналів (що передаються дротами) або радіосигналів.
Під час телефонної розмови сигнал у локальному відгалуженні являє собою електричну копію голосу абонента і є безупинно мінливим сигналом.

Локальне відгалуження не дозволяє безпосередньо передавати двійкові комп'ютерні дані, однак, при використанні модему, комп'ютерні дані можуть бути передані голосовою телефонною мережею. Модем модулює бінарні дані на аналогових сигналах і, навпаки, демодулює аналогові сигнали в бінарні дані.

Швидкість такого перетворення обмежена фізичним характеристиками локального відгалуження і його приєднання до PSTN і не може перевищувати верхньої межі, яка дорівнює приблизно 33 Кбіт/с. Ця швидкість може бути підвищена приблизно до 56 Кбіт/с за умови, що сигнал надходить із цифрового джерела.

На невеликих підприємствах ця швидкість може виявитися задовільною для таких операцій, як обмін комерційною інформацією (дані продажів, прейскуранти, стандартні звіти тощо) і для електронної пошти.

Ана́логовий сигна́л - сигнал (напруга, струм тощо), неперервний на всьому проміжку часу. Аналоговий сигнал є або вираженим синусоїдальним коливанням, або, у загальному випадку, розкладеним у ряд (Фур'є) накладанням синусоїдальних коливань певної амплітуди і частоти.
Електро́нна по́шта або е-пошта (англ. e-mail, або email, скорочення від electronic mail) - спосіб обміну цифровими повідомленнями між людьми використовуючи цифрові пристрої, такі як комп'ютери та мобільні телефони, що робить можливим пересилання даних будь-якого змісту (текстові документи, аудіо-, відеофайли, архіви, програми).
Для передачі більших файлів або резервування даних користувач може скористатися перевагами низької вартості такого зв'язку в неробочий час і у вихідні дні. Тарифи такого зв'язку залежать від відстані між кінцевими точками, часу доби й тривалості виклику.

Перевагами використання модему і аналогової лінії є простота і невелика вартість реалізації. Недоліками є невисока швидкість передачі і відносно великий час, що витрачається на встановлення з'єднання. Часто в ситуаціях, коли використовуються модеми, досить тривалий час встановлення з'єднання не є проблемою. Постійна виділена лінія не викликає затримки й деренчання для даних, переданих по каналу «точка-точка», однак голосові й відеодані не можуть адекватно передаватися при таких низьких швидкостях.

Технологія ISDN

За минулий час передача даних з'єднаннями або магістралями мережі PSTN аналогових мультиплексованих сигналів з поділом частот поступилася місцем передачі мультиплексованих цифрових сигналів з поділом часу (time-division multiplexed TDM).

Передача даних (обмін даними, цифрова передача, цифровий зв'язок) - фізичне перенесення даних цифрового (бітового) потоку у вигляді сигналів від точки до точки або від точки до множини точок засобами електрозв'язку каналом зв'язку; як правило, для подальшої обробки засобами обчислювальної техніки.
Цифрови́й сигна́л - дискретний сигнал з певним значенням інформативного параметра, яке визначається у цифровій формі. Цифрові сигнали є цифровим зображенням дискретного сигналу, який часто видобувається шляхом квантування аналогового сигналу.
Очевидним наступним кроком є переведення локального відгалуження на передачу цифрових сигналів, що забезпечує комутовані з'єднання з більшою пропускною здатністю.



Служба цифрової мережі інтегрованих служб (Integrated Services Digital Network – ISDN) перетворює локальне відгалуження в цифрове з'єднання TDM. Це з'єднання має канали носія із пропускною здатністю 64 Кбіт/с (Вканали) для передачі голосу й даних і сигнальний канал (дельта-канал або Dканал) для встановлення виклику та для інших цілей.

Інтерфейс базової швидкості ISDN (Basic Rate Interface BRI). призначений для домашніх офісів і малих підприємств, забезпечує два В-канали й один D-канал із пропускною здатністю 16 Кбіт/с (рис. 1). Для великих підприємств призначений інтерфейс первинної швидкості передачі ISDN (Primary Rate Interface PRI). Інтерфейс PRI надає в Північній Америці 23 Вканали і один Dканал, що забезпечує сумарну пропускну здатність до 1,544 Мбіт/с (ця величина містить у собі деякий обсяг службового навантаження для синхронізації). У Європі, Австралії й інших частинах світу PRI ISDN надає 30 В-каналів і один D-канал, які забезпечують сумарну пропускну здатність до 2,048 Мбіт/с (враховуючи деякий обсяг службового навантаження для синхронізації) рис. 1.
Частини світу - це найбільші глобальні географічні регіони, до яких належать материки чи їхні значні частини разом із прилеглими островами. Зазвичай виділяють шість частин світу: Австралія і Океанія Азія Америка Антарктида Африка Європа
Відзначимо, що швидкість передачі інтерфейсу PRI у Північній Америці відповідає швидкості передачі лінією Т1. Швидкість міжнародного інтерфейсу PRI відповідає швидкості передачі лінією Е1.

Рисунок 1 – Канали ISDN
D-канал інтерфейсу BRI завантажений явно недостатньо, оскільки йому потрібно управляти лише двома В-каналами. Тому деякі провайдери використовують його для передачі даних з невеликими бітовими швидкостями, таких, наприклад, як дані з'єднань Х.25 зі швидкістю 9,6 Кбіт/с.

Для невеликих WAN-мереж BRI ISDN забезпечує ідеальний механізм зв'язку. Інтерфейс BRI має невеликий час встановлення виклику (менше однієї секунди), а його В-канал 64 Кбіт/с забезпечує більшу пропускну здатність, ніж аналоговий модемний канал. Якщо потрібна більша пропускна здатність, то можлива активізація другого В-каналу, що забезпечує пропускну здатність 128 Кбіт/с. Хоча й недостатнє для передачі відео, таке підвищення дозволяє підтримувати на додаток до передачі даних декілька телефонних розмов.

Іншим можливим застосуванням технології ISDN є її використання за необхідності в якості додаткового джерела підвищення пропускної здатності для вже наявного з'єднання виділеною лінією. Виділена лінія проектується для основних потоків навантаження, a ISDN додається при пікових навантаженнях. ISDN може бути також використана в якості резервної лінії у випадку непередбачених збоїв у виділеній лінії.

Тарифи служби ISDN на кожний В-канал аналогічні тарифам голосових з'єднань, тобто два одночасні з'єднання 64 Кбіт/с коштують удвічі дорожче, ніж одне.

При використанні інтерфейсу PRI ISDN дві кінцеві точки можуть бути з'єднано декількома В-каналами, що дозволяє забезпечити відеоконференцію або кілька широкосмугових з'єднань для передачі даних без затримки або деренчання. На більших відстанях використання декількох з'єднань може стати досить дорогим.

Технологія Х.25

На противагу дорогим виділеним лініям провайдери служб телекомунікацій розробляють мережі з комутацією пакетів, у яких спільне використання каналів зменшує витрати користувачів.

Комутація пакетів - принцип комутації, при якому інформація розділяється на окремі пакети, які передаються в мережі незалежно один від одного. В таких мережах, по одній фізичній лінії зв'язку, можуть обмінюватися даними багато вузлів.
Першою із таких мереж з комутацією пакетів була група протоколів, стандартизована як Х.25. Служба протоколу Х.25 забезпечує низькошвидкісне спільно використовуване з'єднання зі змінною пропускною здатністю, яке може бути постійним або комутованим. На рис. 2 показана WAN-мережа протоколу Х.25.

Користувачі служби одержують мережеву адресу. У такій мережі можуть бути створені віртуальні канали, якими одержувачам передаються пакети запиту на встановлення з'єднання. Створений канал SVC ідентифікується своїм номером. Пакети даних, позначені цим номером, доставляються за відповідною адресою. В одному з'єднанні можуть бути активними кілька каналів.

Рисунок 2 – WAN-мережа протокола X.25


Абоненти служби приєднуються до мережі Х.25 виділеними лініями або з'єднаннями дистанційного доступу. У мережах Х.25 також можуть бути присутніми попередньо встановлені з'єднання між користувачами, які являють собою постійні канали PVC.

Мережі Х.25 можуть виявитися дуже ефективними відносно вартості, оскільки тарифи в них засновані на обсязі переданих даних, а не на відстані або тривалості з'єднання. Доставка даних може відбуватися з будь-якою швидкістю аж до максимальної для даного з'єднання. Ця якість мережі забезпечує певний рівень гнучкості при її використанні. Мережі Х.25 зазвичай мають невисоку пропускну здатність, з максимальним значенням рівним 48 Кбіт/с. Крім того, передача пакетів даних часто супроводжується затримками, характерними для спільно використовуваних мереж.

Пакети даних - в телекомунікаціях це відформатований блок даних який передається за допомогою комутації пакетів в комп'ютерній мережі. Комп'ютерні лінії зв'язку, які не підтримують передачу пакетів даних, такі як традиційні від точки-до-точки (англ. point-to-point)



Технологія Frame Relay

У зв'язку зі збільшенням попиту на широкосмугову комутацію пакетів з низькою затримкою, провайдери зв'язку почали використовувати технологію Frame Relay (Frame Relay FR). Хоча загальна структура такої мережі схожа на мережу Х.25, допустимі швидкості передачі даних в ній досягають значень до 4 Мбіт/с, а деякі провайдери пропонують і більші швидкості.

Мережі Frame Relay відрізняються від мереж Х.25 у декількох аспектах. Найбільш важливою відмінністю є те, що Frame Relay використовує значно простіший протокол на канальному рівні. Для позначення модуля даних на канальному рівні використовується термін фрейм (frame).

Протокол Frame Relay не здійснює контролю помилок і керування потоками. Завдяки спрощеній обробці фреймів досягається мала затримка. Заходи, прийняті для запобігання скупчення фреймів на проміжних комутаторах, допомагають зменшити рівень деренчання.

Більшість з'єднань Frame Relay використовують постійні канали PVC, а не комутовані канали SVC. З'єднання із межею мережі часто здійснюється виділеною лінією. Тарифи Frame Relay ґрунтуються на пропускній здатності порту на межі мережі й зазначеної в контракті пропускної здатності або погодженої швидкості передачі інформації (committed information rate CIR) різних каналів PVC, що проходять через цей порт.

Комуніка́ція (від лат. communicatio - єдність, передача, з'єднання, повідомлення, пов'язаного з дієсловом лат. communico - роблю спільним, повідомляю, з'єдную, похідним від лат. communis - спільний) - це процес обміну інформацією (фактами, ідеями, поглядами, емоціями тощо) між двома або більше особами, спілкування за допомогою вербальних і невербальних засобів із метою передавання та одержання інформації.

Frame Relay забезпечує постійні, спільно використовувані з'єднання, із середньою шириною смуги пропускання, якими передаються як звичайні, так і голосові дані.

Смуга пропускання частот (англ. Bandwith) - діапазон частот, у межах якого амплітудно-частотна характеристика (АЧХ) акустичного, радіотехнічного або оптичного пристрою є досить рівномірною для того, щоб забезпечити передачу сигналу без суттєвого викривлення його форми.
Технологія Frame Relay є ідеальним варіантом для з'єднання між собою LAN-мереж підприємства. Маршрутизатору LAN-мережі потрібен тільки один інтерфейс, навіть якщо використовуються кілька віртуальних каналів, а коротка лінія доступу або локальне відгалуження до межі мережі Frame Relay забезпечує ефективні з погляду фінансових витрат з'єднання між розділеними більшими відстанями LAN-мережами.



Технологія ATM

Паралельно з розвитком технології Frame Relay провайдери служб зв'язку усвідомили необхідність у технології постійного спільного використання з дуже малою затримкою, низьким рівнем деренчання і пропускною здатністю, значно більшою, ніж була доступна раніше. Таким рішенням стала технологія асинхронного режиму передачі (Asynchronous Transfer Mode ATM). У мережах ATM досягаються швидкості передачі до 155 Мбіт/с. Структура мережі ATM аналогічна структурам інших мереж спільного доступу, таких як Х.25 і Frame Relay, однак технологія ATM забезпечує з'єднання з дуже високими швидкостями передачі даних. Ця технологія особливо ефективна при передачі даних, для яких вкрай небажана затримка, таких як відео.

Режим асинхронної передачі являє собою технологію, що дозволяє передавати голос, відео й звичайні дані відкритими (загальнодоступними) і приватними мережами. Основою архітектури ATM є не фрейми, а гнізда. Ці гнізда ATM мають фіксовану довжину 53 байти. Таке гніздо містить у собі 5-байтовий ATM-заголовок, за яким ідуть 48 байтів корисного навантаження.

Корисне навантаження космічного апарата (англ. payload) - цільове навантаження ракети-носія - кількість, тип або маса корисного устаткування, заради якого створюється або запускається цей космічний апарат.
Використовувані в ATM невеликі гнізда фіксованої довжини в 53 байти добре підходять для передачі голосових і відеоданих, оскільки для таких даних неприпустима затримка. Вони не можуть очікувати закінчення передачі великого пакета даних.

53-байтове гніздо ATM, у якому на 48 байтів корисного навантаження доводиться 5 байтів службових даних, менш ефективне, ніж фрейми і пакети технологій Frame Relay і Х.25, які мають більший розмір. Якщо в гніздах передаються розбиті на частині пакети мережевого рівня, то рівень службового навантаження зростає, оскільки комутатор ATM повинен бути здатним зібрати первісні пакети в пункті призначення. Для передачі того самого обсягу даних мережевого рівня типовій лінії ATM потрібно на 20% більше пропускної здатності, ніж каналу Frame Relay.

У технології ATM використовуються як канали PVC, так і канали SVC, хоча в WAN-мережах частіше використовуються постійні канали PVC. Як і в інших технологіях спільного доступу, ATM дозволяє реалізувати кілька віртуальних каналів в одному з'єднанні виділеною лінією із межею мережі.

Технологія DSL

Телефонна система накладає обмеження на пропускну здатність локального відгалуження. Відділення локального відгалуження від телефонної системи дозволяє забезпечити значно більшу пропускну здатність без прокладання нового кабелю. На рис. 3 показане DSL-з'єднання.


Рисунок 3 – DSL-з’єднання


Технологія цифрового абонентського каналу (Digital Subscriber Line DSL) дозволяє відокремити локальне відгалуження від комутатора телефонної станції або апаратури локального оператора зв'язку (local exchange). Замість цього з'єднання DSL приєднує локальне відгалуження даного абонента, разом з локальними відгалуженнями інших абонентів даної зони до мультиплексора доступу абонентського цифрового каналу (Digital Subscriber Line Access Multiplexor DSLAM), також розташованому на телефонній станції. Для підтримки звичайної телефонної служби мультиплексор DSLAM приєднується до комутатора телефонної станції. Він також приєднується, зазвичай, за допомогою з'єднання ATM до Internet-служби провайдера DSL.

Канал DSL підтримує постійне з'єднання. Як тільки користувач включає комп'ютер, приєднаний до модему DSL, відразу ж здійснюється DSL-з'єднання. При такому підході не витрачається час на набір номеру та на встановлення з'єднання. Двома основними типами технологій DSL є асиметрична (asymmetric ADSL) і симетрична (symmetric SDSL). Усі форми служби DSL попадають в одну із цих двох категорій; у кожній з них є кілька різновидів. Для узагальненого позначення всіх різних форм служби DSL іноді використовується абревіатура xDSL. У ADSL доступна смуга пропускання каналу розподілена між вихідним і вхідним трафіком несиметрично – для більшості користувачів вхідний трафік значно більш суттєвий, ніж вихідний, тому надання для нього більшої частини смуги пропускання цілком виправдано. Симетрична служба надає однакову швидкість в обох напрямках.

Різновиди служби DSL надають різну пропускну здатність, при цьому, в більшості з них, пропускна здатність більша, ніж у виділених ліній Т1 і Е1. Швидкість передачі, яка досягається при цьому, у значній мірі залежить від реальної довжини локального відгалуження, а також від типу і стану кабелю. Для задовільної якості служби довжина локального відгалуження не повинна перевищувати 5,5 км. Варто відзначити, що абонент не може безпосередньо приєднатися до мережі підприємства. Для цього він повинен спочатку приєднатися до Internet-провайдера, а потім створити IP-з'єднання через мережу Internet з підприємством. Такий спосіб зв'язку пов'язаний з певними загрозами безпеки інформації.

Кабельні модеми

У міському середовищі для розповсюдження телевізійних сигналів широко використовується коаксіальний кабель. Мережа кабельного телебачення також може бути використана для доступу до мережі, надаючи значно більшу смугу пропускання, ніж звичайне локальне відгалуження телефонної служби.

Коаксіа́льний ка́бель (від лат. со - «сумісно» та axis - «вісь») - електричний кабель із співвісними провідниками.
Кабельне телебачення (англ. Cable TV, Community Antenna Television, CATV - букв. телебачення із загальною антеною) - модель телевізійного мовлення (а також іноді й FM-радіомовлення), в якій телесигнал розповсюджується за допомогою високочастотних сигналів, які передаються до споживача по кабелю.

Кабельні модеми дозволяють здійснювати двосторонню передачу даних в обох напрямках, використовуючи ті ж коаксіальні лінії, за якими передається кабельне телебачення. Деякі провайдери кабельних служб обіцяють швидкості передачі в 6,5 разів перевершуючі швидкості виділених ліній Т1. Така швидкість робить кабель привабливим середовищем для швидкої передачі великих обсягів цифрової інформації, включаючи відео, аудіофайли і великі обсяги звичайних цифрових даних. Таким чином, кабельні модеми забезпечують швидкості, більші, ніж у виділених ліній, з меншими витратами і більш простим встановленням.

Модем (Modem - скорочення від «модулятор-демодулятор») - пристрій зв'язку для перетворення сигналу за допомогою процесів модуляції (зміна параметрів електромагнітного коливання за законом інформаційного повідомлення) та протилежному йому демодуляції, що дозволяє комп'ютеру передавати дані по телефонній лінії; він є пристроєм узгодження у телекомунікаційних системах, системах автоматичного керування тощо. Модеми, що застосовуються в комп'ютерній техніці, бувають внутрішні (що встановлюються всередині системного блока) та зовнішні (що встановлюються ззовні).
Кабельні модеми забезпечують цілодобове з'єднання. Відразу після включення живлення комп'ютера користувач підключається до мережі Internet. Таке встановлення дозволяє економити час і зусилля на набір номера для з'єднання. Однак постійне включення («always-on») кабельного з'єднання означає, що приєднаний комп'ютер виявляється постійно вразливим до атак хакерів і повинен бути надійно захищений за допомогою брандмауера.

Кабельний модем здатний забезпечити доставку даних зі швидкістю 30-40 Мбіт/с по одному кабельному каналу 6 МГц. Це в 500 разів швидше, ніж модем 56 Кбіт/с.



При використанні кабельного модему абонент може продовжувати прийом кабельного телебачення одночасно з отриманням даних на персональному комп'ютері.

Як і у випадку використання DSL, у абонента немає іншого вибору, окрім як скористатися послугами Internetпровайдера, що надає службу кабельного модему, і приєднуватися до мережі свого підприємства за допомогою додатку TCP/IP, такого як Telnet. Іншим недоліком є те, що всі локальні абоненти спільно використовують смугу пропускання кабелю, так само, як це відбувається у випадку коаксіальних з'єднань Ethernet. У міру того, як до служби підключається все більша кількість користувачів, реальна смуга пропускання може виявитися значно меншою, ніж очікувана. Ще більш серйозною проблемою є забезпечення необхідного рівня безпеки.


Скачати 112.85 Kb.

  • Frame Relay