Комппьютерные сети

Рисунок 1 - Модульный коммутатор AdvanceStack Switch 2000

Модульная архитектура коммутатора AdvanceStack Switch 2000 позволяет устанавливать в шесть универсальных гнезд расширения модули для подключения ЛВС различных сетевых стандартов. В настоящее время это модули для сетей 10BASE-T, FDDI и 100VG, однако в ближайшем будущем компания приступит к поставке модулей для 100BASE-T и ATM. Причем нет никаких ограничений на общую конфигурацию модулей в коммутаторе: так, например, при работе только в сети 100VG к коммутатору может быть подключено до 12 сетевых сегментов производительностью 100 Мбит/сек. Это беспечивается наличием внутренней высокоскоростной шины коммутатора с пропускной способностью 1 Гбит/сек. С другой стороны, при использовании AdvanceStack Switch 2000 в сети Ethernet все шесть гнезд могут быть укомплектованы модулями стандарта 10BASE-T, способными осуществлять передачу данных в полнодуплексном режиме. Следует также отметить, что выпускаемые компанией модули предназначены для подключения сегментов не только с различными сетевыми технологиями, но и с различными физическими средами передачи данных, в том числе экранированной и неэкранированной витой парой, а также многомодовым (multimode) воло-конно-оптическим кабелем. Несколько физических портов коммутатора могут объединяться для передачи данных по единому логическому каналу, с образованием высокоскоростной магистрали - режим port trunking. Важно отметить, что объединение портов 100VG позволяет организовать главную информационную магистраль (backbone) со скоростью передачи данных до нескольких сотен Мбит/сек. (общая производительность такой линии рассчитывается как 100 Мбит/сек. х n, где n - число каналов). Отличительной особенностью коммутаторов сетей 100VG является необходимость работы в соответствии с протоколом приоритетных запросов DPP (Demand Priority Protocol). Он устраняет задержки в сетевом трафике, вызванные возникновением коллизий в сетях Ethernet или ожиданием захвата маркера в сетях Token-Ring. Кроме того, для приложений, чувствительных к задержкам в передаче информации, DPP предоставляет возможность назначения более высокого приоритета для передачи. Это позволяет получить гарантированную полосу пропускания ЛВС для части рабочих станций и делает сети 100VG идеальными для систем реального времени, например передачи изображений или автоматизированных систем управления технологическими процессами. Поэтому в коммутаторе AdvanceStack Switch 2000 предусмотрены две особенности при организации коммутации пакетов 100VG. Во-первых, вся информация о приоритетах сохраняется при движении пакетов внутри коммутатора, и пакеты с более высоким приоритетом пересылаются на порт назначения в первую очередь.

 Во-вторых, в случае если очередь из пакетов с низким приоритетом становится слишком длинной из-за большого объема пересылки высокоприоритетных пакетов, то коммутатор может самостоятельно повысить приоритет части пакетов для "разгрузки" очереди. Одним из главных достоинств коммутатора AdvanceStack Switch 2000 является широкий набор возможностей по установке различных видов фильтров на портах. Как и в большинстве других моделей коммутаторов, здесь используется фильтрация по адресу источника и адресу пункта назначения пакета, что позволяет организовывать "виртуальные" рабочие группы, суть которых заключается в выделении для ряда пользователей ЛВС прав доступа к определенным сетевым ресурсам: серверам, периферии и т.д. При этом все ресурсы и сетевые пакеты, используемые внутри группы, доступны только членам рабочей группы и "невидимы" для остальных пользователей сети. Фильтрация пакетов определенных протоколов применяется в гетерогенных сетях, объединяющих в себе сегменты, работающие под управлением различных сетевых ОС, стандартов и топологий. AdvanceStack Switch 2000позволяет администратору ЛВС устанавливать ограничения для пересылки на порты коммутатора сетевых пакетов или кадров (frames) определенных типов. Фильтрация широковещательных (multicast) пакетов (т.е. пакетов, передаваемых на все сетевые устройства, принадлежащие одному сегменту сети) позволяет администратору ЛВС ограничивать или полностью отменить передачу таких пакетов на участки сети, "критичные" к скорости передачи данных. Так, например, передача широковещательных пакетов может быть запрещена на сетевые узлы, где расположены компьютеры, обслуживающие видеоконференции, или графические станции, работающие с приложениями мультимедиа. ПО сетевого управления коммутатором полностью совместимо с HPOpenView и позволяет отслеживать важнейшие параметры функционирования сети: трафик, логическую "карту" ЛВС и т.д.

Возможность одновременной работы, осуществляемой в асинхронном режиме, независимых многопользовательских радиосистем в общей частотной полосе наиболее эффективно обеспечивается кодовым разделением каналов (Code Division Multiple Access, CDMA). Этот метод множественного доступа к каналу связи основан на применении широкополосных (или шумоподобных) сигналов (ШПС), которые часто обозначают и термином Spread Spectrum ("распределенный спектр"). В системах связи используются, в основном, два метода получения широкополосной несущей: кодовая фазовая модуляция, или метод прямой последовательности (Direct Sequence Spread Spectrum, DSSS), и кодовая перестройка частоты, или метод частотных скачков (Frequency Hopping Spread Spectrum, FHSS).

Следует отметить, что термин ШПС не вполне приемлем при описании коммерческих систем связи, поскольку в них относительная ширина спектра сигналов не превышает 3% . Это приводит к неполному использованию преимуществ ШПС (база - более 10 тыс., относительная полоса - свыше 20%). К сожалению, ШПС с большой базой недоступны для коммерческих систем связи, поскольку национальные стандарты для гражданских систем связи ограничивают ширину спектра сигналов. Всеми "достоинствами" такого вида сигналов пользуются только военные. Однако системы FSSS для диапазона 900 МГц, использующие 3% полосы частот, имеют некоторое преимущество перед другими системами с точки зрения интерференционных замираний.

ШПС получил свое название в связи с тем, что его энергия равномерно распределена в широкой полосе, а это характерно для шумовых процессов. Спектр ШПС должен быть много шире передаваемого информационного сигнала. Следует подчеркнуть, что, в отличие от шума, ШПС является периодическим сигналом. Его период определяется длиной образующего кода, которая в большинстве случаев весьма невелика. В качестве образующего кода DSSS обычно используются бинарные псевдослучайные последовательности. Чем длиннее код, тем вероятнее появление блоков различной длительности и "шумоподобнее ШПС". Большинство систем DSSS применяют для кодирования 11-символьную последовательность Баркера. Ширина спектра DSSS определяется длительностью одного элемента кода. В случае формирования ШПС по методу частотных скачков каждому элементу кода соответствует конкретная частота. При этом спектр ШПС характеризуется большей равномерностью в полосе частот и, следовательно, большей шумоподобностью.

При передаче информации с помощью ШПС длительность каждого информационного символа соответствует периоду кодовой последовательности. Для наложения информационного сигнала на широкополосную несущую используются стандартные приемы амплитудной, частотной или фазовой модуляции. Отношение ширины спектров шумоподобной несущей и информационного сигнала, называемое базой ШПС (processing gain), определяет коэффициент подавления помех по мощности (примерно квадратный корень из величины базы ШПС ). Для систем DSSS база ШПС соответствует числу элементов образующего кода. Если частоты несущих не повторяются и их спектры не перекрываются, то база сигнала FHSS равна количеству парциальных переключаемых несущих.

При передаче информации с помощью ШПС требуется синхронизация приемной и передающей сторон по несущей частоте, по тактовым частотам кода и информационного сигнала. Абоненты беспроводной сети должны быть синхронизированы по этим параметрам при вхождении в связь. Протоколы работы радиосети обязательно включают в себя передачу специальных синхронизирующих последовательностей при пересылке каждого пакета, что ограничивает пропускную способность сети. Инициирующие последовательности содержат также идентификационные коды, которые призваны сделать "взаимоневидимыми" сети, работающие в одном диапазоне.

Идентификаторы не изолируют две (или более) независимые системы связи на физическом уровне. До тех пор, пока базы используемых ШПС малы, корреляционная обработка не способна "подавить" мешающие ШПС. Во избежание коллизий пакетов требуется, чтобы протокол обеспечивал "молчание" всех устройств, находящихся в пределах радиовидимости, пока хоть одно из них работает в режиме передачи. Практически, при одновременной работе нескольких территориально перекрывающихся независимых сетей пересылка пакета в любой из них приводит к переводу в режим ожидания всех устройств в остальных сетях. Это неизбежно n-кратно снижает пропускную способность каждой из них (n - число таких систем). Ухудшение пропускной способности связано и с задержками распространения сигнала. Так, при дальности связи 3 км протокол доступа в сети Radio-Ethernet должен обеспечивать защитные интервалы не менее 10 мкс, а при 30 км - 100 мкс; отсюда - необходимость накопления пакетов и более продолжительное использование радиоканала.

Пропускная способность радиоканала ограничивается его шумовыми характеристиками и полосой пропускания. В диапазонах 900 МГц и 2,4 ГГц ширина канала не превышает 22 МГц. С учетом распределения энергии информационного сигнала по широкополосной несущей (база ШПС не менее 11) его реальная ширина составляет не более 2 МГц, что соответствует пропускной способности порядка 1-2 Мбит/с . Когда применяются более сложные виды модуляции и достигнуто хорошее отношение сигнал/шум в радиоканале, можно увеличить пропускную способность до 8-16 Мбит/с. Для построения систем с пропускной способностью до 10 Мбит/с требуется использование более высоких диапазонов (например, 5,8 ГГц), которые позволяют обеспечить информационную полосу более 20 МГц.

Независимые системы, расположенные на одной территории и одновременно работающие в общей полосе частот, являются основным источником помех друг для друга. В беспроводных систем Radio-Ethernet, ограничения помехоустойчивости связаны с желанием разработчиков максимально увеличить пропускную способность: большинство таких систем используют ШПС с минимальной разрешенной стандартом базой (11 для систем DSSS и около 50 для систем FHSS). После корреляционной обработки выигрыш в соотношении сигнал/помеха составляет не более 10-16 дБ. Поэтому задача разделения независимых пользователей в беспроводных компьютерных сетях решается, в основном, за счет ограничения величины эффективно излучаемой мощности. Благодаря применению специальных сетевых протоколов взаимовлияние близко расположенных передатчиков приводит лишь к ухудшению эффективной пропускной способности канала, но не к срыву связи.

Для сравнения характеристик аппаратуры различных производителей удобно использовать классификацию компании Aironet, поскольку оборудование этой фирмы получило широкое распространение в России:

сетевые адаптеры или карты (Client Card) обеспечивают соединение компьютеров по радиоканалу как между собой, так и с устройствами доступа к сети или сетевыми мостами. Устанавливаются в слот расширения (MCA, ISA, PCMCIA) или на параллельный порт компьютера; устройства доступа (Access Point) служат для того, чтобы подключать по радиоканалу к кабельной сети (Ethernet или Token Ring) компьютеры, оснащенные сетевыми радиокартами (рис. 6) ; беспроводные мосты (Bridge) (рис 7)предназначены для объединения территориально разнесенных компьютерных сетей; подключаются к сетевому кабелю. Отдельные компьютеры, оборудованные сетевыми радиоадаптерами, могут подключаться к ним по радиоканалу; ретрансляторы (репетиры) применяются, если требуется повысить дальность связи или преодолеть влияние препятствий; специальное антенно-фидерное оборудование используется при необходимости увеличить энергетику радиолинии или обеспечить требуемую диаграмму направленности антенн.

 Рисунок 2 - Сетевые радиокарты

Рисунок 3 -  Беспроводный мост

Заключение

В заключении хотелось бы отметить, что наблюдаемый в настоящее время громадный рост корпоративных сетей объясняется их преимуществами, основанными на современном использовании информации, сотрудничестве, быстром доступе к данным и наличии большого числа пользователей, уже знакомых с необходимым программным обеспечением по работе в Internet, который, как и корпоративные сети основан на технологии клиент - сервер, т.е. сетевое приложение делятся на стороны: клиента, запрашивающего данные или услуги, и сервера, обслуживающего запросы клиента.

Корпоративная сеть передачи данных, объединяющая центральный офис со складом, производственной или строительной площадкой, магазином и другими удаленными подразделениями, позволяет существенно повысить скорость взаимодействия сотрудников разных подразделений, снизить затраты на внутри корпоративные коммуникации и получить один из наиболее эффективных инструментов мониторинга операционной деятельности и управления бизнес - процессами. Корпоративная сеть предназначена для дистрибьюторов, производственных компаний и других предприятий, имеющих распределенную корпоративную структуру с небольшим количеством удаленных подразделений.

Корпоративная компьютерная сеть - это возможность успешно решить следующие задачи корпоративной телефонной сети с единым номерным пространством, которая позволяет существенно экономить на внутри сетевом трафике и оптимизировать расходы на местную, междугородную и международную связь.

Исходя, из всего этого следует, что корпоративные компьютерные сети будут развиваться, а без знаний характеристик корпоративных компьютерных сетей этот процесс будет невозможен.

Список использованных источников

1.        Большой юридический словарь. Под ред. А.Я. Сухарева, В.Д. Зорькина, В.Е. Крутских М. ИНФРА-М,2003.

2.         Администрирование сети на основе Microsoft Windows 2008. Учебный курс, изд-во Русская редакция, 2001 г.

3.      Интрасети доступ в Internet, защита. Учебное пособие для ВУЗов, Милославская Н. Г и др изд-во ЮНИТИ, 2004 г.

4.      Локальные сети архитектура, алгоритмы, проектирование. Новиков Ю. В. и др изд-во ЭКОМ, 2000 г.

5.        Windows 2000 Server за 24 часа. Б. Сосински, Дж. Московиц. Издательский дом Вильяме, Москва, С Петербург, Киев, 2005.