Отчет по практике в ЧП Довжик Л.П

     Для передачи информации по коммуникационным линиям данные преобразуются в цепочку  следующих друг за другом битов (двоичное кодирование с помощью двух состояний: «0» и «1»).

     Для правильной и, следовательно, полной и безошибочной передачи данных необходимо придерживаться согласованных и установленных правил, которые оговорены в протоколе передачи данных.

     Протокол  передачи данных требует следующей  информации:

• Синхронизация.
• Инициализация.
• Блокирование.
• Адресация.
• Обнаружение ошибок.
• Нумерация блоков.
• Управление потоком данных.
• Методы восстановления.
• Разрешение доступа.

           2.1.5. Стандартные стеки коммуникационных протоколов.     Стек TCP/IP

     В настоящее время в сетях используется большое количество стеков коммуникационных протоколов. Наиболее популярными являются стеки: TCP/IP, IPX/SPX, NetBIOS/SMB, DECnet, SNA и OSI. Все эти стеки, кроме SNA на нижних уровнях - физическом и канальном, - используют одни и те же хорошо стандартизованные протоколы Ethernet, Token Ring, FDDI и некоторые другие, которые позволяют использовать во всех сетях одну и ту же аппаратуру. На верхних уровнях все стеки работают по своим собственным протоколам. Эти протоколы часто не соответствуют рекомендуемому моделью OSI разбиению на уровни. В частности, функции сеансового и представительного уровня, как правило, объединены с прикладным уровнем. Такое несоответствие связано с тем, что модель OSI появилась как результат обобщения уже существующих и реально используемых стеков, а не наоборот.

     Стек TCP/IP был разработан по инициативе Министерства обороны США более 20 лет назад  для связи экспериментальной  сети ARPAnet с другими сетями как  набор общих протоколов для разнородной  вычислительной среды. Большой вклад  в развитие стека TCP/IP, который получил свое название по популярным протоколам IP и TCP, внес университет Беркли, реализовав протоколы стека в своей версии ОС UNIX. Популярность этой операционной системы привела к широкому распространению протоколов TCP, IP и других протоколов стека. Сегодня этот стек используется для связи компьютеров всемирной информационной сети Internet, а также в огромном числе корпоративных сетей.

     Стек TCP/IP на нижнем уровне поддерживает все  популярные стандарты физического  и канального уровней: для локальных  сетей - это Ethernet, Token Ring, FDDI.

     Основными протоколами стека, давшими ему  название, являются протоколы IP и TCP. Эти  протоколы в терминологии модели OSI относятся к сетевому и транспортному уровням соответственно. IP обеспечивает продвижение пакета по составной сети, a TCP гарантирует надежность его доставки.

     За  долгие годы использования в сетях  различных стран и организаций  стек TCP/IP вобрал в себя большое количество протоколов прикладного уровня. К ним относятся такие популярные протоколы, как протокол пересылки файлов FTP, протокол эмуляции терминала telnet, почтовый протокол SMTP, используемый в электронной почте сети Internet, гипертекстовые сервисы службы WWW и многие другие.

     Сегодня стек TCP/IP представляет собой один из самых распространенных стеков транспортных протоколов вычислительных сетей.

     Хотя  протоколы TCP/IP неразрывно связаны с Internet и каждый из многомиллионного множества компьютеров Internet работает на основе этого стека, существует большое количество локальных, корпоративных и территориальных сетей, непосредственно не являющихся частями Internet, в которых также используют протоколы ТСРДР. Чтобы отличать их от Internet, эти сети называют сетями TCP/IP или просто IP-сетями.

     Поскольку стек TCP/IP изначально создавался для  глобальной сети Internet, он имеет много  особенностей, дающих ему преимущество перед другими протоколами, когда  речь заходит о построении сетей, включающих глобальные связи. В частности, очень полезным свойством, делающим возможным применение этого протокола в больших сетях, является его способность фрагментировать пакеты. Действительно, большая составная сеть часто состоит из сетей, построенных на совершенно разных принципах. В каждой из этих сетей может быть установлена собственная величина максимальной длины единицы передаваемых данных (кадра). В таком случае при переходе из одной сети, имеющей большую максимальную длину, в сеть с меньшей максимальной длиной может возникнуть необходимость деления передаваемого кадра на несколько частей. Протокол IP стека TCP/IP эффективно решает эту задачу.

     Другой  особенностью технологии TCP/IP является гибкая система адресации, позволяющая  более просто по сравнению с другими протоколами аналогичного назначения включать в интерсеть сети других технологий.

     В стеке TCP/IP очень экономно используются возможности широковещательных  рассылок. Это свойство совершенно необходимо при работе на медленных  каналах связи, характерных для территориальных сетей.

     Однако, как и всегда, за получаемые преимущества надо платить, и платой здесь оказываются  высокие требования к ресурсам и  сложность администрирования IP-сетей. Мощные функциональные возможности  протоколов стека TCP/IP требуют для своей реализации высоких вычислительных затрат. Гибкая система адресации и отказ от широковещательных рассылок приводят к наличию в IP-сети различных централизованных служб типа DNS, DHCP и т. п. Каждая из этих служб направлена на облегчение администрирования сети, в том числе и на облегчение конфигурирования оборудования, но в то же время сама требует пристального внимания со стороны администраторов. 

           2.1.6. Технология ADSL

     В последние годы рост объемов передачи информации привел к тому, что наблюдается  дефицит пропускной способности  каналов доступа к существующим сетям. Если на корпоративных уровнях  эта проблема частично решается (арендой  высокоскоростных каналов передачи), то в квартирном секторе, и в секторе малого бизнеса эти проблемы существуют.

     На  сегодняшний день основным способом взаимодействия оконечных пользователей  с частными сетями и сетями общего пользования является доступ с использованием телефонной линии и модемов, устройств, обеспечивающих передачу цифровой информации по абонентским аналоговым телефонным линиям. Скорость такой связи невелика, максимальная скорость может достигать 56 Кбит/с. Этого пока хватает для доступа в Интернет, однако насыщение страниц графикой и видео, большие объемы электронной почты и документов в ближайшее время снова поставит вопрос о путях дальнейшего увеличения пропускной способности.

     Наиболее  перспективной в настоящее время  является технология ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line). Это новая модемная технология, превращающая стандартные абонентские телефонные аналоговые линии в линии высокоскоростного доступа. Технология ADSL позволяет передавать информацию к абоненту со скоростью до 8 Мбит/с. В обратном направлении используется скорость до 1 Мбит/с. Это связанно с тем, что все современный спектр сетевых услуг предполагает весьма незначительную скорость передачи от абонента. Например, для получения видеофоильмов в формате MPEG-1 необходима полоса пропускания 1,5 Мбит/с. Для служебной информации передаваемой от абонента, вполне достаточно 64-128 Кбит/с (рис. 2.4).

Рис. 2.4. Структурная схема технологии ADSL

     Услуга ADSL организуется с помощью модема ADSL и стойки модемов ADSL, называемой DSL Access Module. Практически все DSLAM оснащаются портом Ethernet 10Base-T. Это позволяет использовать на узлах доступа обычные концентраторы, коммутаторы и маршрутизаторы.

     Ряд производителей начали снабжать DSLAM интерфейсами АТМ, что позволяет напрямую подключать их к ATM-коммутаторам территориально-распределенных сетей. Также ряд производителей создают пользовательские модемы, которые представляют собой ADSL модем, но для программного обеспечения являются адаптерами ATM.

     На  участке между ADSL модемом и DSLAM 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.

     Согласно  теореме Шеннона, невозможно с помощью  модемов достичь скоростей выше 33,6 Кбит/с. В ADSL технологии цифровая информация передается вне диапазона частот стандартного канала телефонной частоты. Это приведет к тому, что фильтры, установленные на телефонной станции отсекут частоту выше 4 кГц, поэтому необходимо на каждой телефонной станции установить оборудование доступа к территориально-распределенным сетям (коммутатор или маршрутизатор).

     Передача  к абоненту осуществляется на скоростях  от 1,5 до 8 Мбит/с, скорость служебного канала составляет от 15 Кбит/с до 1 Мбит/с. Каждый канал может быть разделен на несколько логических низкоскоростных каналов. Скорости, предоставляемые модемами ADSL кратны скоростям цифровых каналов T1, E1. В минимальной конфигурации передача ведется на скорости 1,5 или 2,0 Мбит/с. Скорость модемов ADSL в зависимости от числа каналов, например:

Таблица 2.3

     Максимально возможная скорость линии зависит  от ряда факторов, включающих длину линии и толщину телефонного кабеля. Характеристики линии ухудшаются с увеличением его длины и уменьшении сечения провода. В таблице 2.4 показаны несколько вариантов зависимости скорости от параметров линии.

Таблица 2.4

     Помимо  расстояния, на скорость передачи данных сильно влияет качество телефонной линии, в частности сечение медного  провода и наличие кабельных отводов. На отечественных телефонных сетях традиционно плохого качества с сечением проводов 0,5 кв. мм и далеким провайдером, наиболее обычными скоростями соединения будут 128 Кбит/с - 1,5 Мбит/с для приема данных идущих к пользователю и 128 Кбит/с - 640 Кбит/с для отсылки данных от пользователя при расстояниях в переделах 5 километров. Впрочем, с улучшением телефонных линий будет и увеличиваться скорость ADSL.

     ADSL-модем  представляет собой устройство, построенное на базе цифрового  сигнального процессора (ЦСП или DSP), аналогичное применяемому в обычных модемах (рис. 2.1.5.2). В общем случае, вся пропускная способность линии делится на два участка. Первый участок предназначен для передачи голоса, и находится в диапазоне 0,3-3,4 КГц. Диапазон сигнала для передачи данных лежит в пределах от 4 Кгц до 1 Мгц. Физические параметры большинства линий не позволяют передавать данные с частотой свыше 1 МГц. К сожалению не все существующие телефонные линии (особенно большой протяженности), имеют даже такие характеристики, поэтому приходится уменьшать полосу пропускания, что влечет за собой уменьшение скорости передачи.

Рис. 2.5. Структурная схема передающего узла ADSL модема

     Для создания этих потоков используются два метода: метод с частотным  разделением каналов (рис. 2.6 а) и метод эхо компенсации (рис. 2.6 б).