Терминология глобальных сетей

По мере того как ваша локальная сеть будет расти, вы, вероятно, заметите уменьшение скорости ее реакции. Плотная загрузка сети заставляет принтеры работать медленнее, электронную почту идти дольше, а приложения, переносящие большие объемы данных по сети. затормаживаться. Когда такое происходит в вашей локальной сети, вам стоит запланировать расширение, особенно если ваша компания расположена на большом географическом пространстве. Вы можете обычным образом соединять многочисленные маленькие локальные сети в пределах одного здания с помощью маршрутизаторов, о которых мы поговорим ниже в этой главе, и мостов, введение в которые было в пятой главе. Также, если у вас есть несколько зданий, расположенных очень близко друг к другу, вы можете превратить набор маленьких локальных сетей в одну большую связанную сеть, используя те же виды оборудования. Но когда офисы расположены в разных городах или в разных странах, вы должны действовать по-другому. Теперь вы готовы к введению в технологии глобальных сетей. Глобальная сеть (Wide Area Network) может быть проложена в пределах города, государства, континента и даже всего мира. Технологии, используемые для выполнения такого подвига, обычно весьма сходны с теми, что используются для строительства локальных сетей, несмотря на разницу в расстояниях и масштабе. Обычно глобальная сет состоит из нескольких локальных сетей, соединенных через высоко скоростные коммуникационные каналы, обычно именуемые «глобальными связями» (WAN links). Такие глобальные связи могут опирать0 на телефонные линии, компании кабельного телевидения, магистральные оптоволоконные кабели, спутниковые системы или магистральные сети с коммутацией пакетов. Маршрутизаторы и мосты могу также работать вместе с другими коммуникационными устройствами, обеспечивая тем самым быструю, надежную и защищенную доставку данных по глобальным связям.

Поразительно, но если глобальная сеть сконструирована правильно, большинство пользователей даже не заметит, что в сетевое взаимодействие вовлечена глобальная сеть. Владение и управление физическими связями, которые включают глобальную сеть, обычно находится за пределами финансовых возможностей большинства компаний, так что, как правило, они арендуют услуги (и иногда оборудование) у поставщиков коммуникационных услуг, известных также как держатели коммуникаций (communication carrier). К ним относятся локальные и междугородные телефонные компании, например BellSouth или AT&T, операторы кабельного телевидения, например Time Warner, и компании, которые управляют магистральными оптоволоконными сетями, например WorldCom. Чем больше расстояние, на которое простирается: глобальная сеть, тем выше вероятность, что в транспортировку сигнала между связанными узлами вовлечен не один держатель коммуникаций. Компании платят за такие соединения — часто называемые арендуемыми линиями (leased lines) или арендуемыми глобальными связями (leased WAN links) — помесячно.

Арендуемые глобальные связи обычно используют одну из следующих технологий, чтобы сделать необходимое соединение:

* Аналоговые соединения (Analog connections). Используют обычные телефонные линии с помощью модемных технологий.

* Цифровые соединения (Digital connections). Используют цифровые телефонные линии, с цифровыми технологиями на всем пути.

* Коммутируемые соединения (Switched connections). Используют многочисленные наборы связей между отправителем и получателем для передачи данных.

Коммутацией (switching) именуется нахождение пути передачи данных через несколько потенциальных связей между отправителем и получателем. С другой стороны, аналоговые и цифровые соединения требуют существования фиксированного соединения по крайней мере на время каждого сеанса связи. Коммутационные методы включают как коммутацию пакетов, так и коммутацию каналов. В сущности, когда данные приходят на входную линию, коммутируемое устройство должно найти соответствующую выходную линию Переслать данные через нее. Такие коммутирующие устройства обычно называют маршрутизаторами на основе функций, которые и выполняют.

Ярким примером коммутации каналов является типичный телефонный разговор. Когда вы звоните кому-нибудь, телефонная компания выделяет отдельную коммуникационную линию между вами и лицом, которому вы звоните. Это может вызвать выделение линий в нескольких центральных офисах (и через несколько междугородных линий в случае междугородного звонка). Эти линии оста­ются выделенными на все время разговора. Когда ваш разговор за­кончен, линии, которые различные телефонные станции выделили для вашего разговора (так же как и междугородные линии, если вы используете их), освобождаются, и другие абоненты смогут исполь­зовать эти ресурсы.

Однако, если вы звоните одному и тому же собеседнику много раз в день, вы, вероятно, не будете соединяться через один и тот же набор линий. Фактически вероятность этого очень мала. Это указывает на один из недостатков коммутации каналов: не все страны обеспечива­ют надежную телефонную связь. Если вы обычно пытаетесь соединить­ся с одной из стран, не обеспечивающих хорошую связь, ваши шансы на надежное, чистое соединение резко падают. Передача данных с помощью коммутации каналов представляет со­бой процесс вида «все-или-ничего». Он либо оказывается удачным, либо нет. Популярной аналогией передачи с коммутацией каналов может служить перевозка товаров на поезде. Весь товар загружается на один поезд, который идет из пункта А в пункт В. Во время путе­шествия могут приключиться многие отклонения и неудачи. Любое отклонение в доставке влияет на всю отгрузку.

Аналоговое соединение

Public Switched Telephone Network (PSTN - Общественная комму­тируемая телефонная сеть) может обеспечивать как передачу голоса, так и передачу данных. Общественные телефонные сети существу⁰ во всем мире и обычно управляются правительственными агентства ми или частными организациями. Общественные телефонные сет не новы — им около ста лет. В начале существования общественных телефонных сетей они поддерживали только голосовые коммуникации по аналоговым линиям. Как таковые общественные телефонные сети не были хорошо оборудованы для передачи данных. Но с появлением новых технологий, таких как оптоволоконные кабели с широкой полосой пропускания, передачи в микроволновом диапазоне, спутниковая трансляция, общественные телефонные сети стали значительно более надежны для передачи данных, диалоговая передача состоит из посылки потоков последовательно модулированных данных вместо двух сигналов (одного для нулей и другого для единиц) при цифровой передаче. Такая непрерывность важна для того, чтобы позволить телефонам разборчиво воспроизво­дить человеческую речь. Однако этот метод плохо подходит для переда­чи данных. Слово «modem» происходит от «modulator/demodulator», что объясняет технологию, используемую для преобразования циф­рового сигнала в аналоговый эквивалент для передачи, а затем пре­образования аналогового сигнала обратно в его цифровую форму при получении.

Существуют два преобладающих типа аналоговых линий, исполь­зуемых для передачи данных. Коммутируемые линии (dial-up lines) работают как обычные телефонные линии в том смысле, что соедине­ние происходит по требованию, по звонку. Выделенные линии (dedicated lines) больше похожи на обычный сетевой кабель в том, что после того как соединение установлено, оно остается активным и работает все время.

Коммутируемые линии

Коммутируемые линии представляют собой голосовые линии, на ко­торых вы используете модем для соединения с другим модемом, ко­торый присоединен к другому компьютеру. Эти линии обычно имеют ограничение скорости 33,6 Кбит/с, и вам часто приходится бороть­ся с шумом в линии. Устойчивого качества нет, поскольку линия вы­деляется из пула голосовых линий общественной телефонной сети. Таким образом, сеанс связи по телефонным линиям хорош ровно на­столько, насколько хороши составляющие линию цепи.

Выделенные/арендуемые линии

По мере того как организация растет, телефонные линии могут перестать удовлетворять ее потребностям в коммуникациях. Обычные телефонные линии могут поддерживать голосовой, модемный и факс трафик с различными результатами. Когда потребности начинают превосходить возможности доступных внешних линий, то при любых попытках соединиться линия чаще оказывается занятой, чем свободной. Предполагая, что компьютер находится под вашим контролем и вы можете оплатить дополнительные расходы, вы можете решить эту ситуацию, получив выделенную (dedicated) или арендуя (leased) аналоговую линию, которую вы можете использовать только для передачи данных. Арендованная линия 6мвает надежнее, чем коммутируемая линия, но она также дороже, так как всегда доступна — вне зависимости от того, используется она или нет. Служба выравнивания линии (line conditioning) — служба, занимающаяся уменьшением задержек и шума на линии, обеспечивая тем самым высокое качество передачи, — может сделать арендован­ные линии даже более надежными и часто является частью услуг выделенной линии, либо вы можете получить ее за дополнительную плату у вашего поставщика услуг.

Однако, как вы можете решить, использовать вам коммутируемую или выделенную линию для передачи данных? Стоимость, несом­ненно, является одним из факторов, так же как частота использо­вания и надежность. Если вашим пользователям соединение нужно только изредка, коммутируемые линии подходят лучше благодаря своей дешевизне. Медленное соединение или сигнал «занято», кото­рые иногда причиняют неудобства, продолжаются только небольшое время. Но если вашим пользователям требуется большая надежность, гарантированный доступ или большая полоса пропускания, преимуще­ства, которые может предоставить выделенная линия, обычно стоят дополнительных расходов (умножьте месячную стоимость обычной линии на два или три и добавьте некоторую дополнительную плату за выравнивание линии и установку).

Цифровое соединение

Придет время, когда даже улучшенные возможности арендованной аналоговой линии не будут удовлетворять вашим потребностям в пе­редаче данных. К счастью, доступно несколько цифровых альтер­натив. Когда вам нужен более быстрый и надежный метод передачи данных, взгляните на линии DDS (Digital Data Service — Служба передачи цифровых данных). Линии DDS используют двухточечный синхронный метод (point-to-point synchronous method), который обеспечивает передачу со скоростями 56 Кбит/с. Линии DDS доступны у большинства крупных коммуникационных компаний.

Для еще более широкой полосы пропускания — и еще больших месячных расходов — высокоскоростные цифровые линии предлагают почти безошибочную передачу. Такие линии доступны в нескольких формах, включая полные и частичные Tl, T3 и коммутируемые линии 56 Кбит/с (Switched 56 lines). Они не требуют модемов, но требуют наличия специальных устройств на каждом конце линии. Эти устройства называются CSU/DSU (Channel Service Units/Service Units — Устройство обслуживания канала/Устройство передачи данных) и делают необходимые преобразования цифровых сигналов, используемых в сетевом носителе, в те сигналы, которые используются в цифровых телефонных носителях для передачи, и обратный процесс при получении.

Коммутация пакетов

Данные, посланные с помощью коммутации пакетов, разбиваются на «аленькие куски информации, называемые пакетами. Каждый пакет состоит из фрагмента данных, предназначенных для передачи, и оп­ределенной информации заголовка, содержащей адрес получателя. Пакеты посылаются по одному, а их передача опирается на специ­альные сетевые протоколы, предназначенные для нахождения пути между отправителем и получателем и для их доставки в соответству­ющее место назначения. Весьма вероятно, что не все пакеты пройдут по одному и тому же маршруту от отправителя к получателю или что они прибудут в том же порядке, в котором были отправлены. Если пакет оказывается потерянным или поврежденным во время передачи, потребовать замены — относительно легкая задача. Но в лю­бом случае все пакеты обязательно прибудут в нужное место назна­чения и будут собраны в ту исходную форму, в которой посланные данные могут быть взяты.

В то время как аналогией коммутации каналов является погрузка товаров на поезд, коммутация пакетов больше похожа на грузовой автопарк. Товары разбиваются на партии, загружаемые на грузовики; партии вносятся в накладную и посылаются на место назначения. Каждый водитель волен выбрать собственный маршрут, но ожидается что они постараются безопасно и вовремя доставить партии. По мере того как каждый грузовик прибывает в место назначения, соответствующая партия помечается в главном списке. Если грузовик ломается или теряет дорогу, телефонный звонок в место погрузкигарантирует повторную отгрузку идентичной партии товара. Когда все партии прибыли, их собирают в исходную конфигурацию и передают получателю. Сети с коммутацией пакетов, которые работают как в примере с грузовиками, являются быстрыми и эффективными вдобавок весьма экономичными, так как используют высокоскоростные линии передачи, основываясь на транзакциях.