Виды подключения к сети Интернет

История создания сети INTERNET.

Протоколы сетевого взаимодействия TCP/IP являются результатом эволюционного развития протоколов глобальной вычислительной сети ARPANET. Работы по созданию сети ARPANET были начаты рядом университетов США и фирмой BBN в 1968 г. В 1971 г. сеть была введена в регулярную эксплуатацию и обеспечивала для всех своих узлов три основные услуги:

· интерактивный вход пользователя на удаленный узел;

· передача файлов между узлами сети;

· электронная почта.

Все эти средства базировались на транспортных услугах предоставляемых программой управления сети NCP (Network Control Program), реализующей свой внутренний набор протоколов.

Накопленный к 1974 г. опыт эксплуатации сети ARPANET выявил многие недостатки протоколов NCP и позволил определить основные требования к новому набору протоколов, получившему название TCP/IP:

· независимость от среды передачи сообщений;

· возможность подключения к сети ЭВМ любой архитектуры;

· единый способ организации соединения между узлами в сети;

· стандартизация прикладных протоколов.

Широко используемая ныне версия 4 протоколов TCP/IP была стандартизирована в 1981 г. в виде документов, называемых RFC (Request For Comment). Полный переход сети ARPANET на новые протоколы был завершен в 1982 г. Эта сеть сыграла роль "зародыша" всемирной сети Internet, построенной на базе протоколов TCP/IP.

В 1984 г. международная стандартизирующая организация ISO предложила модель взаимодействия открытых систем OSI (Open System Interconnection), являющуюся удобным средством описания стеков протоколов. На рис. 1.1 представлена семиуровневая архитектура OSI.

Прикладной

Представительский

Сеансовый

Транспортный

Сетевой

|Канальный

Физический

Рис. 1.1 Модель OSI/ISO

Следует отметить децентрализованную структуру этой сети. В мире нет центрального управляющего органа, следящего за размещаемой в Интернет информацией. Эту роль выполняют различные подключенные к Интернет сети, которые и определяют, какая информация будет в ней размещаться и как она будет передаваться. Такая полностью распределенная структура делает Интернет очень гибкой и предоставляет возможность поддерживать неограниченное количество пользователей. Однако подключенные к Интернет сети должны удовлетворять определенным стандартам. Эти стан­дарты утверждаются несколькими добровольными организациями. На­пример, Совет по архитектуре Интернет (Internet Architecture Board – IAB) рассматривает и утверждает протоколы передачи и стандарты нумерации. Комитент по технологическим нормам Интернет устанавливает стандарты повседневной работы сети. Союз Интернет публикует различные стандарты и осуществляет координацию между различными контролирующими ор­ганами Интернет, провайдерами услуг и пользователями.

Доступ к Интернет можно получить, устанавливая соединение с провайдером услуг Интернет (Internet Service Provider). Провайдер выступает в качестве посредника (проводника) Интернет, обеспечивая подключение пользователей к Интернет через маршрутизатор Интернет. Пользователь подключается к маршрутизатору провайдера с помощью телефона или выделенной линии.

Большинство провайдеров являются прямыми провайдерами. Для таких провайдеров предоставление доступа к Интернет является основным родом их деятельности. Дополнительные услуги провайдеров, очень сильно отличаются. Одни провайдеры предлагают только возможность доступа к Интернет без каких-либо дополнительных возможностей. Другие – могут сдать вам в аренду место для личного Web-сервера, предложить возможность постоянного подключения или помочь в оформлении и сопровождении Web-сервера.

Другой формой услуг являются интерактивные службы (Online Services). Они, кроме доступа к Интернет, предоставляют множество дополнитель­ных коммуникационных возможностей. Двумя наиболее популярными интерактивными службами являются CompuServe и America Online. В зависимости от способа применения существует несколько способов подключения к сети Интернет. Ниже перечислены стандартные способы подключения к Интернет.

· Переписка и электронная почта – простейшие формы применения Интернет. Подключение, не предоставляющее никаких дополнительных возможностей кроме переписки и электронной почты, является простейшим по установке и самым дешевым в эксплуатации.

· Доменный доступ – подразумевает, что с провайдером будет заключен договор о возможности непосредственного доступа к Интернет, за кото­рую вы будете вносить месячную или годовую плату. Подобный вид доступа чаще всего используется в организациях, использующих ресурсы Интернет только для получения общей информации, проведения интерактивных исследований или приобретения вещей или услуг.

· Клиентский доступ – используется для запуска Интернет приложений на рабочих станциях (например, программное обеспечение для торговли акциями, которое связывается с брокерской конторой или коммуникационной программой, проводящей конференцию в режиме реального времени). Подобные приложения самостоятельно устанавливают подключение к Интернет во время запуска и отключаются после завершения работы.

· Прямой постоянный доступ – используется компаниями, интенсивно предлагающими товары и услуги через Интернет; в качестве примера можно привести авиакомпанию с возможностью бронирования билета через Интернет.

Подобный вид доступа является самым дорогим, кроме того, его установка и сопровождение требует дополнительных услуг со стороны провайдера.

Каждый из этих способов подключения предоставляет различный уровень услуг, стоимость подключения при этом различна.

Для обеспечения обмена сообщениями, доменного или клиентского доступа достаточно всего лишь коммутируемого доступа (dial-up access) к провайдеру; это значит, что вы устанавливаете соединение, используя стандартные телефонные линии и модем или ISDN-линии, которые быстрее рабо­тают, но, правда, и стоят дороже.

Для использования линии ISDN подключаться нужно через телефонную компанию, поддерживающую ISDN-подключения. В этом случае вам нужно установить ISDN-совместимый коммутируемый маршрутиза­тор и заключить с телефонной компанией контракт на использование ISDN-оборудования.

Если предполагается установить Web-сервер, работающий круглосуточно, то для обеспечения постоянного подключения целесообразно использовать выделенную линию (leased line). Для подобного типа связи устанавливается постоянная фиксированная плата за подключение и использование Интернет. Выделенная линия предназначена для двусторонней передачи информации между вами и провайдером. Скорость передачи информации по выделенной линии значительно выше, чем по коммутируемой. Она может принимать значения от 56 Кбит/с до 45 Мбит/с. Большинство выделенных линий обеспечивают связь со скоростью приблизительно 1,5 Мбит/с.

Некоторые провайдеры могут предоставлять еще один способ установления постоянного подключения, называемого frame relay подключением. Подобное подключение является компромиссом между дороговизной выделенной линии и малой производительностью коммутируемого доступа. Frame relay – это используемая в распределенных сетях технология, с помощью которой можно значительно повысить скорость передачи данных. Скорость передачи данных по соединению frame relay приблизительно равна 1,5 Мбит/с.

Чтобы осуществить подключение frame relay, провайдер устанавливает постоянное подключение, называемое постоянной виртуальной цепью (Permanent Virtual Circuit – PVC), по существующим цифровым телефонным линиям. Но в отличие от выделенных линий, где скорость передачи данных постоянна, скорость передачи по PVC не фиксируется, это значит, что PVC выделяет ресурсы для передачи по мере необходимости. Если в используемой frame relay сети небольшой поток информации, то она передается очень быстро. Но при возрастании информационного потока, производительность может значительно снизиться. Некоторые провайдеры могут гарантировать (как правило, за дополнительную плату), что скорость передачи данных в их сети frame relay не снизится ниже неко­торого определенного уровня.

Первоначально все телефонные станции являлись аналоговыми, и связь между ними (а также между ними и абонентами) осуществлялась посредством аналоговых соединительных линий. Однако рост нагрузки на линии связи, связанный с интенсификацией информационных потоков и расширением круга проблем, возлагаемых на телефонную связь, привел к необходимости выбора: либо увеличивать кабельную емкость через увеличение количества линий связи (что вело к значительному увеличению стоимости телефонных услуг), либо искать принципиально новые решения. В результате появились цифровые линии связи – Digital Trunk Interface (DTI), позволившие увеличить количество каналов при сохранении или даже уменьшении числа соединительных проводов.

Достоинства ISDN состоят в следующем.

1. ISDN поднимает по сравнению с модемами порог в 56 Кбит/с для скорости обмена данными между компьютерами по обычной телефонной сети. ISDN позволяет оперировать одновременно несколькими цифровыми каналами по одной телефонной проводке, и таким образом использовать ее для передачи цифрового, а не аналогового сигнала. С помощью протоколов объединения каналов типа BONDING или многоканального PPP базовый интерфейс обмена позволяет достичь скорости передачи несжатых данных в 128 кбит/с. Кроме того, задержка, т. е. время от отправки вызова до установления связи, для линий ISDN меньше в несколько раз.

2. Ранее каждому устройству была необходима отдельная телефонная линия, если они должны были работать одновременно. Например, отдельная линия была нужна для телефона, факса, модема, моста/маршрутизатора и системы видеоконференций. В случае ISDN сигналы от нескольких источников можно комбинировать для передачи по одной линии, причем ISDN предоставляет единый интерфейс для всех источников.

3. Вместо отправки вызова по основному каналу абонента в случае обычной телефонной системы ISDN посылает цифровой пакет по отдельному внешнему каналу. С одной стороны, этот сигнал никак не влияет на уже установленные соединения, с другой - установление связи происходит очень быстро. Сигнализация позволяет также определить, кто звонит, а телефонное оборудование ISDN может автоматически принимать решение, куда перенаправить звонок.

Основные принципы ISDN:

1. Основной отличительной особенностью сети ISDN от обычной аналоговой телефонной сети является то, что ISDN-станции обеспечивают коммутацию цифровых, а не аналоговых, потоков. Следует заметить, что в последнее время появилось много аналоговых АТС, использующих цифровую коммутацию аналоговых сигналов. В отличие от таких станций, коммутаторы ISDN коммутируют именно цифровые потоки. Преобразование аналоговых сигналов в цифровые происходит на уровне ISDN-терминалов (т.е. на оборудовании конечных пользователей), в связи с чем ISDN-станция имеет возможность коммутировать однородные цифровые потоки, «не зная», что же именно в данный момент передается по каналу.

2. Реализация принципа единой распределенной телефонной станции. Согласно данному принципу, все станции в рамках одной ISDN-сети логически объединены в единую большую станцию и абонентами могут рассматриваться в качестве цельного ISDN-комплекса. Использование указанного принципа позволяет оптимизировать нагрузку на каналы связи (например, минимизируя маршруты соединения между абонентами), а также предоставляет ряд услуг, не принятых в аналоговой телефонии (например, введение единого плана номеров).

3.Нельзя обойти вниманием и такую важную особенность, отличающую ISDN от аналоговых сетей, как практически мгновенное установления соединения. Максимальная задержка в ISDN-сети не превышает 30 мс на каждый узел связи.

4.ISDN-станции осуществляют автоматическую маршрутизацию соединений, что особенно важно в случаях, когда между станциями имеется несколько альтернативных путей соединения и необходимо выбрать наиболее оптимальный.

Опишем технологию ISDN. ISDN различает две основных разновидности логических транспортных каналов:

PRI (Primary Rate Interface) обеспечивает пропускную способность 2Мбит и используется в основном как магистральный канал связи между телефонными узлами и/или потребителями.

BRI (Basic Rate Interface) инкапсулирует два B (bearer) канала данных, каждый пропускной способностью 64 Кбит, и один канал D (delta), используемый для сигнализации. Часто интерфейс BRI называют поэтому «2B+D».Общая пропускная способность BRI составляет 144 Кбит, однако для передачи данных может использоваться один или два B-канала, что дает в итоге пропускную способность 64/128 Кбит.

Абонентские точки ISDN, как правило, подключаются с использованием BRI. Преимуществом здесь является то, что организовать ISDN-точку достаточно легко и относительно дешево.

Благодаря тому, что BRI содержит два различных канала данных, ISDN- линию одновременно может использовать два абонента - либо для двух телефонных разговоров, либо для телефонного разговора и передачи данных, в том числе Интернет. Вообще же к ISDN-линии можно подключить до 8 различных устройств, каждое из которых получит собственный идентификационный номер.

Рассмотрим технологию ADSL.

ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line – асимметричная цифровая абонентская линия) входит в число технологий высокоскоростной передачи данных, известных как технологии DSL (Digital Subscriber Line – цифровая абонентская линия) и имеющих общее обозначение xDSL. К другим технологиям DSL относятся HDSL (High data rate Digital Subscriber Line – Высокоскоростная цифровая абонентская линия), VDSL (Very high data rate Digital Subscriber Line – сверхвысокоскоростная цифровая абонентская линия) и другие.

ADSL (Asymmetric digital subscriber lines) – это телекоммуникационная технология, позволяющая передавать данные со скоростью до 8 Мбит/с по обычным телефонным линиям. По своему качеству (10Е-8 – 10Е-10) она является альтернативой построению волоконно-оптических сетей (в целом весьма недешевых) и позволяет оптимально использовать существующие кабельные сети традиционных телефонных операторов. ADSL обеспечивает передачу данных на скоростях, достаточных для эффективной работы с различными данными, в том числе цифровым видео или мультимедиа.

По сравнению с технологиями традиционных кабельных модемов и волоконно-оптических линий главное преимущество ADSL состоит в том, что для нее используется уже существующий телефонный кабель. На окончаниях действующей телефонной линии устанавливаются специальные устройства (сплиттеры) – один на АТС и один в офисе (квартире) абонента. К абонентскому сплиттеру подключаются обычный аналоговый телефон и ADSL модем, который в зависимости от исполнения может выполнять функции маршрутизатора (router) или моста (bridge) между локальной сетью абонента и пограничным маршрутизатором провайдера. При этом работа модема абсолютно не мешает использованию обычной телефонной связи, т.к. функционируют три потока: высокоскоростной поток к абоненту, двунаправленный служебный и речевой канал в стандартном диапазоне частот канала ТЧ (0,3-3,4 Кгц). Частотные разделители (POTS Splitter) выделяют телефонный поток, и направляют его к обычному телефонному аппарату. Такая схема позволяет разговаривать по телефону одновременно с передачей информации и пользоваться телефонной связью в случае неисправности оборудования ADSL. Конструктивно телефонный разделитель представляет собой частотный фильтр, который может быть, как интегрирован в модем ADSL, так и быть самостоятельным устройством.

В нормальных условиях эксплуатации с помощью технологии ADSL можно вести передачу данных на скорости до 8 Мбит/с в прямом направлении и 1,5Мбит/с в обратном. Аппаратура ADSL передает данные приблизительно в 200 раз быстрее, чем обычные аналоговые модемы, у которых средняя устойчивая скорость передачи около 30 кбит/с, причем в той же физической среде распространения.

В качестве транспортного протокола в настоящее время при ADSL-подключении используется технология ATM (Asynchronous Transfer Mode, асинхронный режим передачи), завоевавшая в последние годы большую популярность благодаря гибкости, высокой эффективности и при этом – сравнительной простоте реализации.Изначально технология ATM разрабатывалась как эффективный транспортный механизм для нужд бурно развивающегося рынка телекоммуникаций. Фактически можно выделить два крайних варианта организации сетей передачи данных – сеть с коммутацией каналов (circuit switching) и сеть с коммутацией пакетов (packet switching). Первую технологию отлично иллюстрирует знакомая телефонная сеть – на все время разговора предоставляется собственный физический канал передачи данных (то есть голоса) с некоторой пропускной способностью. С одной стороны, это гарантирует, что для нужд канала хватит при любых условиях, с другой стороны, когда делаются в разговоре паузы – канал фактически простаивает, поэтому в среднем по времени его пропускная способность используется сравнительно мало. Такой взрывообразный характер трафика характерен для абсолютного большинства сетей передачи мультимедийных данных.Во втором варианте – в сети с коммутацией пакетов – нескольким клиентам предоставляется один и тот же канал. На клиентском конце этого канала стоит мультиплексирующее оборудование, принимающее от клиентов пакеты данных, выстраивающее их в очередь и последовательно передающее эту очередь по имеющемуся каналу. Такой подход обеспечивает высокую эффективность использования канала – он практически не простаивает, но, с другой стороны, он не может обеспечить Время задержки гарантировано – если перед пакетом в очереди окажется пакет большого размера от другого клиента, то отправка пакета задержится на время, необходимое для передачи предыдущего. А так как размер стоящих в очереди пакетов может быть самым различным – то задержка не только велика, но еще и непредсказуема, что приводит к фактической невозможности передавать по каналам с коммутацией пакетов мультимедийные потоки в реальном времени (например, видеоконференции или даже обычный голос).Технология ATM представляет собой золотую середину между коммутацией каналов и пакетов. В первую очередь, в ATM вводится понятие ячейки – пакета фиксированной длины. В современном стандарте длина ячейки составляет 53 байта, из которых 5 байт приходится на адрес и 48 байт – собственно на передаваемую информацию. Пришедшие от клиента пакеты разбиваются на так называемом адаптационном уровне ATM на ячейки, каждая ячейка снабжается адресной информацией и ставится в очередь. Казалось бы, здесь мы приходим к той же проблеме, что и с коммутацией пакетов – к непредсказуемым задержкам из-за наличия очереди; однако фиксированный размер ячейки, да еще и столь малый, в ATM был выбран не случайно – ячейки, содержащие 48-байтные куски пакетов разных пользователей, в очереди перемешиваются, поэтому задержки столь малы, что в абсолютном большинстве случаев можно ими пренебречь. К тому же в ATM введено понятие качества обслуживания (QoS, Quality of Service) – ячейки могут иметь разный приоритет: например, ячейки, в которых передается видеопоток, будут иметь приоритет выше, чем ячейки, в которых передаются некритичные к времени задержки данные. Технология эта совершенно аналогична реализации многозадачности в современных компьютерах – на самом деле в каждый момент времени выполняется только один процесс, но время переключения между процессами настолько мало, что с точки зрения человека они все выполняются одновременно.

В отличие от выделенных (физических) каналов, которые вне зависимости от активности пользователя, всегда занимают определенную полосу в тракте передачи, технология Frame Relay, используя понятие не физического, а виртуального соединения (PVC), прекрасно приспособлена к прерывистому трафику передачи данных, характеризующемуся сравнительно короткими фазами активности и длинными паузами; – канал в этом случае занимается только на время передачи очередной порции данных. В результате достигается существенная экономия ресурсов, что и делает каналы Frame Relay более дешевыми по сравнению с выделенными каналами Точка-Точка.

Дата добавления: 2014-01-11