Глобальная сеть

 

Чтобы обеспечить конкретную скорость передачи, модемы должны посылать и получать сигнал, который может изменяться с такой скоростью.

Первые модемы передавали данные со скоростью 9600 бит в секунду; таким образом, такой модем изменял бы частоту сигнала (по мере необходимости) каждую 1/9600 секунды. Точно так же модем, принимающий сигнал, должен определять значение его частоты каждую 1/9600 секунды,  интерпретируя сигнал как двоичную 1 или двоичный 0. Современные модемы передают данные со скоростями, приблизительно равными 56 кбит/с.

 

Фактически каждый житель планеты знает об Internet. Но каждый из нас, вероятно, имеет собственное мнение относительно того, чем является Internet. Одно из определений Internet таково: это служба пересылки IP-пакетов. Internet — это всего лишь набор сетевых устройств, кабелей и  программного обеспечения, которые вместе обеспечивают отправку IP-пакетов получателю. Internet включает сети предприятий, домашних пользователей, поставщиков услуг Internet и их сети, а также все соединения между ними. Если рассматривать Internet как службу пересылки IP-пакетов, то каждое предприятие захочет иметь по крайней мере один маршрутизатор, который сможет  отправлять пакеты маршрутизатору провайдера Internet и получать от него пакеты. Например, при использовании каналов глобальной сети типа "точка-точка" между маршрутизатором, установленным в сети предприятия, и маршрутизатором, находящимся в сети поставщика услуг Internet, эти два маршрутизатора смогут пересылать IP-пакеты в обоих направлениях.

В конечном счете, канал глобальной сети позволяет маршрутизаторам всего лишь передавать пакеты. И если корпоративная сеть будет иметь канал глобальной сети того или иного вида между своей сетью и провайдером Internet, такое предприятие сможет общаться с Internet.

 

Многие провайдеры Internet позволяют нам соединяться с их сетями, используя модемы, но существует уловка, позволяющая снизить стоимость услуг. Чтобы снизить затраты, Internet-провайдеры пробуют добиться того, чтобы как можно больше людей могли делать местные бесплатные телефонные звонки и связываться таким образом с одним из их маршрутизаторов. Поставщики услуг Internet стратегически определяют местонахождение маршрутизаторов в различных частях мира так, чтобы мы могли сделать внутригородской звонок из нашего дома по телефонной линии,  которая ведет в здание, где Internet-провайдер разместил свое оборудование. Здание такого типа и аппаратуру в нем называют точка присутствия (Point Of Presence, POP).

 

Пока мы изложили лишь часть концепции, на основе которой два модема,  находящиеся на разных концах телефонной линии, могут передавать и получать данные. Эти вопросы главным образом касаются уровня 1 модели OSI, ее физического уровня. Подобно всем остальным сетевым устройствам, ПК, связываясь по телефонной линии с Internet-провайдером, обычно нуждается в отправке IP-пакетов в Internet и получении таких пакетов из Сети. В большинстве случаев современные ПК и  маршрутизаторы используют в качестве протокола канального уровня протокол РРР.

Например, представьте, что абонент А заходит на Web-сайт www.example,com, чтобы узнать последние новости. Абонент А должен будет послать IP-пакет DNS-серверу, чтобы  преобразовать имя www.example,com в соответствующий IP-адрес. Затем он должен будет послать несколько IP-пакетов Web-серверу, чтобы установить с ним ТСР- соединение. После этого абонент А может послать пакет этому серверу с просьбой  прислать домашнюю страницу www.example,com. Маршрутизация осуществляется как обычно. На линии между маршрутизатором Internet-провайдера и ПК абонента А для пересылки фреймов используется протокол РРР.

 

Использование телефонной линии для передачи данных — путь DSL

Модемы пользуются большим успехом в мире сетей. Почти повсюду, где мы могли бы установить ПК, поблизости, вероятно, уже есть телефонная линия. Благодаря использованию ПК с модемом почти каждый пользователь имеет возможность  подключиться к Internet.

Однако модемам свойственны и недостатки. Один из самых главных – модемы используют телефонную линию, чтобы сделать то, что для телефонной компании представляется телефонным звонком. Но в то время, когда мы занимаемся серфингом в Internet, никто другой не может звонить по телефону, и наоборот, когда кто-то говорит по телефону, наш модем не может получить доступ к Internet. Другой большой недостаток —низкая скорость. Хотя  скорость 56 кбит/с для какого-то пользователя могла бы показаться достаточно высокой, для некоторых людей это уже давно недостаточно быстро. Сегодня к электронным письмам часто присоединяют объемные файлы; загрузка таких писем на компьютер может занять очень много времени. Кроме того, современные Web-сайты часто  содержат множество графики и анимации, для отображения которых требуется  высокая пропускная способность.

Что было очень нужно миру, — это способ быстро посылать и получать данные, используя все ту же старую вездесущую телефонную линию, причем при сохранении возможности одновременно говорить по телефону. И мир получил цифровую абонентскую линию (Digital Subscriber Line, DSL). Цифровая абонентская линия — альтернативная технология, используемая для передачи данных Internet-провайдеру и получения их от него. Она использует все ту же, старую телефонную линию, но  работает с намного более высокой скоростью. Кроме того, мы можем одновременно звонить по телефону и просматривать ресурсы Internet (пересылать IP-пакеты). Но, конечно, стоит все это несколько дороже.

 

Цифровая абонентская линия создает «раздвоение личности» местной телефонной линии (абонентского шлейфа), используя технологию DSL. Технология DSL позволяет передавать по телефонной линии  добрый старый аналоговый сигнал, соответствующий речи; в то же время DSL позволяет пропускать через ту же самую телефонную линию цифровой сигнал. Телефон генерирует аналоговые сигналы в частотном диапазоне от 0 до 4000 Гц. Большая часть речевых сигналов лежит в частотном диапазоне от 300 Гц до 3300 Гц.  Разработчики технологии DSL определили стандарты так, чтобы цифровой сигнал DSL  использовал частоты выше 4000 Гц. Это означает, что они не создают помех передаче  человеческой речи.

Цифровая абонентская линия использует тот же абонентский шлейф, кабель которого уже проложен между центральной АТС и нашим домом, но теперь центральная АТС соединяет провода абонентского шлейфа с устройством, названным мультиплексор доступа к цифровой абонентской линии (DSL Access Multiplexer, DSLAM).

DSLAM разделяет аналоговый  и цифровой сигналы, пришедшие через абонентский шлейф. DSLAM передает сигнал, получившийся в результате телефонного  разговора — лежащий в частотном диапазоне 0-4000 Гц — на телефонный коммутатор. Этот коммутатор обрабатывает сигнал точно так же, как любая другая аналоговая линия передачи речи. Наоборот, DSLAM не подает цифровой электрический сигнал на телефонный коммутатор. DSLAM пересылает трафик данных на маршрутизатор,  принадлежащий Internet-провайдеру, который обеспечивает обслуживание такого рода

Чтобы поддерживать DSL, Internet-провайдер сотрудничает с местной телефонной компанией, устанавливая часть своего оборудования на территории АТС, этот процесс называется  сосредоточение (co-location, или, кратко, со-lo). Мультиплексор доступа к цифровой абонентской линии (DSLAM) местной телефонной компании пересылает IP пакеты маршрутизатору Internet-провайдера и получает их от него, в то время как телефонная компания обеспечивает все телефонные разговоры.

Если мы можем получать двоичные знаки от ПК, передаваемые через DSL-модем к DSLAM и, наконец, на маршрутизатор Internet-провайдера, мы сможем обмениваться и IP-пакетами с этим маршрутизатором. Цифровая абонентская линия использует в качестве уровня 2 протокол РРР. Аналогично, поскольку DSL может получать аналоговый электрический сигнал от телефона, передавать его через абонентский шлейф к DSLAM, а затем к коммутатору телефонной компании, мы можем звонить по телефону.

При использовании DSL в роли Internet-провайдера часто выступает не та компания, которая обеспечивает местное телефонное обслуживание. Как правило, потребитель запрашивает высокоскоростной доступ к Internet с использованием технологии DSL у Internet-провайдера, поставщик услуг Internet взимает с клиента плату за обслуживание, а затем отдает местной телефонной компании некоторую часть этой платы.

 

Быстрее — значит, лучше. Если говорить о вариантах для глобальной сети, то для скорости передачи есть множество вариантов, и DSL не является в этом смысле исключением.

Стандарты DSL имеют множество разновидностей, позволяя тем самым  удовлетворить различные потребности. (Большинство стандартов было разработано  Международным союзом телекоммуникаций, который разработал также большинство стандартов на модемы.) Например, цифровая абонентская линия имеет ограничение на длину абонентского шлейфа. (Длина абонентского шлейфа — это просто 

суммарная длина всех кабелей, которые проложены от дома до центральной АТС). Некоторые варианты DSL позволяют абонентскому шлейфу быть намного длиннее, тогда как другие — позволяют использовать лишь короткий шлейф. Допустимые расстояния могут составлять от 1 км до 5-6 км. Для стандартов с более коротким локальным абонентским шлейфом скорости передачи, как правило, намного выше.

Скорости для DSL могут достигать 50 Мбит/с, но при этом мы должны иметь короткий абонентский шлейф; более низкие скорости, обеспечиваемые технологией DSL, составляют приблизительно 384 кбит/с, но зато мы можем иметь намного более длинный абонентский шлейф.

Скорость, с какой данные передаются от Internet до дома, выше, чем скорость в противоположном направлении. Это называется асимметричные скорости передачи (asymmetric transmission rates). Как правило, намного больше данных передается к  домашнему ПК, чем в обратном направлении, это справедливо для большинства  приложений TCP/IP. Поэтому, вместо того чтобы обеспечивать одну и ту же скорость передачи в обоих направлениях, лучше иметь большую пропускную способность в направлении к дому, где это действительно необходимо.

 

Отправка данных без использования телефонной линии

Аналогично топологии DSL, кабельные модемы обеспечивают постоянный доступ к Internet, используя для передачи данных кабель абонентского телевидения. Кабельные модемы используют частоты, которые в противном случае использовались бы для организации дополнительных телевизионных каналов. Это немного похоже на использование канала Internet, наряду с кабельными каналами.

Хотя детали очень отличны, общие идеи — такие же, как при использовании технологии DSL.

- Кабель может быть "раздвоен" и связан как с кабельным модемом, так и с  телевизорами, установленными в доме.

- Компания абонентского телевидения отделяет данные от телевизионных  сигналов в местном офисе.

- Компания абонентского телевидения передает полученные данные маршрутизатору, принадлежащему Internet-провайдеру.

- Если Internet-провайдер и компания кабельного телевидения — разные фирмы, мы платим ежемесячную плату Internet-провайдеру и отдельно — компании кабельного телевидения, обеспечивающей основное телевизионное обслуживание.

- Используются различные скорости, обычно до 40 Мбит/с в направлении к дому, но пропускная способность делится среди многих абонентов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

В качестве заключения, подведем общий итог и выделим основные моменты из сказанного в данном работе.

 

Маршрутизаторы обычно маршрутизируют трафик между подсетями. Чтобы маршрутизировать трафик между подсетями, которые не находятся поблизости одна от другой, маршрутизатор использует соединение, которое обеспечивает телефонная компания. Таким образом телефонная компания может обеспечить установление соединения через каналы глобальной сети, также называемые выделенными каналами, выделенными линиями или каналами типа "точка-точка". В случае использования канала глобальной сети оба маршрутизатора могут посылать трафик друг другу и получать его. Чтобы создать физическую среду передачи, телефонная компания прокладывает кабель между каждой площадкой и местной центральной АТС. Телефонная компания так или иначе передает биты по внутренней сети телефонной компании. Конечный результат состоит в том, что для маршрутизаторов канал глобальной сети представляется эквивалентным кабелю с 4-мя проводами, проложенному между ними, по которому они могут посылать и получать  данные в любой момент времени. На каждой площадке клиента установлен маршрутизатор, а также внутренний или внешний модуль CSU/DSU. Модуль CSU/DSU конфигурируется со скоростью канала, кратной наименьшей скорости 64 кбит/с, используемой телефонными  компаниями. Чтобы передавать трафик по каналу глобальной сети, используется протокол канального уровня; наиболее популярны сегодня два из них — HDLC и РРР. Поскольку любые данные, пересылаемые по каналу глобальной сети типа "точка-точка", предназначены для устройства, находящегося на другом конце канала — и только для этого устройства — то протоколы канального уровня не очень-то  обременены работой. Они главным образом обеспечивают инкапсуляцию пакетов и  проверку их на предмет ошибок. Протокол РРР обеспечивает дополнительные возможности по сравнению с протоколом HDLC.

 

Маршрутизаторы обычно маршрутизируют трафик между различными  подсетями. Чтобы перенаправлять трафик между подсетями, которые не находятся в одном месте, маршрутизатор использует соединение, которое обеспечивает телефонная компания. Хотя маршрутизаторы могут использовать каналы глобальной сети, более популярный на сегодняшний день вариант —использование технологии Frame Relay. Технология Frame Relay требует меньшего количества аппаратных средств на площадках клиентов телефонной компании, а телефонная компания тратит меньше средств на обеспечение той же самой пропускной способности между площадками. Кроме того, маршрутизаторы обычно могут посылать трафик большего объема, чем оплачен клиентом, и телефонная компания обеспечит его пересылку, если только это не пойдет в ущерб другим клиентам.

Концепция службы Frame Relay, предоставляемой телефонной компанией,  аналогична концепции большого коммутатора Ethernet. Маршрутизаторы соединяются с сетью Frame Relay, используя выделенный канал, простирающийся от маршрутизатора до коммутатора Frame Relay, установленного в местной центральной АТС. При пересылке фреймов Frame Relay по этому каналу доступа к ближайшему коммутатору, последний смотрит на заголовки фрейма и пересылает фреймы, руководствуясь значением DLCI в заголовке. DLCI — это по существу поле адреса,  определяемое технологией Frame Relay.