Удаленный доступ к сети

ГЛАВА 12

Удаленный доступ к сети

Занятие 1. Удаленные соединения 334

Занятие 2. SLIPhPPP 351

Занятие 3. Технологии ГВС 357

В этой главе

Прежде всего

Занятие 1. Удаленные соединения Для удаленного доступа к сети применяется несколько различных технологий. На… Изучив материал этого занятия, Вы сможете:

Продолжительность занятия — 30 минут

Типы соединений

На этом занятии Вы узнаете, насколько по-разному на физическом уровне осуществляется удаленный доступ к сети. Сетевым интерфей­сом компьютера при этом может быть как последовательный порт или слот шины расширения, так и обычный сетевой адаптер, но сетевая среда — это всегда служба, осуществляющая передачу сигнала. Здесь рассматривается подключение к удаленной сети одиночного компью­тера, но в большинстве случаев с помощью тех же технологий можно соединить и две удаленные сети.

PSTN

Общедоступная коммутируемая сеть (Public Switched Telephone Netw­ork, PSTN) — это просто техническое наименование обычной теле­фонной службы (Plain Old Telephone Service, POTS), которая во всем мире занимается передачей голоса по проводам. С помощью этой службы и асинхронного модема Вы можете организовать обмен дан­ных между компьютерами, находясь практически где угодно. В дома и учреждения PSTN входит в виде медной витой пары (как и боль­шинство сетей) и разъемов RJ11, которые отличаются от разъемов RJ45, применяемых в компьютерных сетях, количеством контактов: в разъеме RJ11 их 4 или 6, но не 8. Кабель PSTN ведет в центральный офис телефонной компании, откуда Ваш звонок перенаправят на

любой другой телефон мира. В отличие от цифровых компьютерных сетей, в которых применяется коммутация пакетов, PSTN является аналоговой сетью с коммутацией каналов.

Примечание Подробнее о коммутации пакетов и каналов — в заня­тии 1 главы 1.

Чтобы передать компьютерные данные по телефонному кабелю, их сначала нужно преобразовать из цифрового формата, присущего компьютерам, в аналоговый сигнал, который можно передать по те­лефонной сети. Это преобразование происходит в устройстве, кото­рое называется модем (modem, modulator/demodulator). Модем через последовательный порт или шину расширения принимает от компью­тера цифровой сигнал, преобразует его в аналоговый и передает по сети PSTN (рис. 12.1). На другом конце PSTN-соединения второй модем выполняет обратные действия: преобразует аналоговый сигнал в цифровые данные и передает их в компьютер. Телефонная сеть, два модема и интерфейсы между модемами и компьютерами вместе фор­мируют физический уровень сетевого стека.

Примечание На канальном уровне при удаленном доступе к сети с помощью модема обычно используется протокол РРР, реже — SLIP. Подробнее об этих протоколах — в занятии 2 этой главы.

В первых модемах для преобразования аналоговых и цифровых данных применялись нестандартные протоколы. Это означало, что

пользователи на обоих концах PSTN-соединения должны были пользо­ваться модемами одного производителя. Чтобы стандартизовать модем­ную связь, различные организации, подобные Международному теле­коммуникационному союзу (International Telecommunications Union, ITU), неоднократно разрабатывали стандартные протоколы переда­чи данных, их сжатия и обнаружения ошибок, которыми модемы могли бы пользоваться, принимая и передавая аналоговые сигналы. Сегодня все модемы поддерживают длинный список протоколов, по которому можно изучать историю модемных коммуникаций. Совре­менным промышленным стандартом протокола модемной связи яв­ляется V.90, работающий на популярной сейчас скорости 56 кбит/сек. Телефонные сети разрабатывались для передачи голоса, а не дан­ных. В результате PSTN-соединения относительно медленны. Мак­симальная их скорость — всего 33,6 кбит/сек, если оба коммуника­ционных устройства используют аналоговое подключение. Если одно из устройств использует цифровое подключение, скорость увеличи­вается до 56 кбит/сек. К тому же качество соединения меняется в за­висимости от расположения модемов и состояния телефонных кабе­лей. Если модем при передаче данных обнаруживает ошибку, он пе­реключается на более низкую скорость, в результате чего качество модемной связи может меняться каждую минуту. Для связи с более высоким качеством используются специально для нее предназначен­ные выделенные (leased) аналоговые и цифровые линии PSTN, но у них нет гибкости обычного телефонного соединения, к тому же они довольно дороги. Подробнее о выделенных линиях — в занятии 3.

Настройка модема

  рывания они делятся: порты С0М1 и COM3 используют ли­нию прерывания 1RQ4, а… Внутренний модем включается не в последовательный порт, а в слот шины расширения, поэтому настроить его на…

Виртуальные частные сети

Виртуальная частная сеть обеспечивает соединение между удален­ным компьютером и сетью, в котором в качестве сетевой среды ис­пользуется Интернет.… тель подключается к Интернету с помощью модема через ближайше­го провайдера.… Туннелирование осуществляется, главным образом, с помощью протокола РРТР (Point-to-Point Tunneling Protocol).…

ISDN

Популярность цифровой сети комплексных услуг ISDN (Integrated Services Digital Network) в США стала расти лишь недавно. Зато в Европе, где выделенные телефонные линии непомерно дороги, она используется уже в течение нескольких десятилетий. ISDN — это цифровая коммуникационная служба, использующая ту же инфра­структуру, что и PSTN. ISDN разрабатывалась как полная цифровая замена аналоговой телефонной сети, но в США у нее до недавнего времени было очень мало сторонников. Лишь потребность в быстро­действующем подключении к Интернету заставила начать изучение ее возможностей. Правда, в последние годы появились и другие спо­собы быстрой связи с Интернетом, например, цифровые абонентские линии (Digital Subscriber Line, DSL) и кабельное телевидение (CATV). Они, как правило, оказываются быстрее и дешевле ISDN, что плохо сказывается на ее популярности.

В ISDN, как и в PSTN, используется набор номера, но сигналы по кабелям передаются цифровые, поэтому необходимости в модемах нет. Хотя на линиях ISDN допускается использование телефонов, Факс-аппаратов и других устройств, в США ISDN чаще всего приме­няется исключительно для передачи данных. За счет использования

набора номера ISDN можно применять для подключения к различ­ным сетям. Например, если Вы подключаетесь с помощью ISDN к Интернету, для смены провайдера Вам достаточно набрать другой номер. Вмешательства телефонной компании не потребуется. С дру­гой стороны, для ISDN нужно специальное оборудование, поэтому использовать эту службу с портативными компьютерами нельзя.

Скорость передачи данных по линиям ISDN выше, чем по теле­фонным линиям PSTN. Базовый вариант ISDN — BR1 (Basic Rate Interface) — состоит из двух каналов со скоростью 64 кбит/сек (й-ка-налы) для передачи данных пользователя и одного канала со скорос­тью 16 кбит/сек (/)-канал) для передачи управляющего трафика. Из-за названий каналов службу BRI иногда называют 2B+D. В-каналами можно пользоваться по отдельности или объединить их в один канал со скоростью 128 кбит/сек. Служба более высокого класса — PRI (Primary Rate Interface) — состоит из 23 В-каналов и одного D-канала со скоростью 64 кбит/сек. Полная полоса пропускания в этом случае такая же, как у выделенной линии Tl. PRJ в США используется редко.

В ISDN используются такие же кабели, как и в PSTN, но конеч­ному пользователю необходимо дополнительное оборудование. Теле­фонная компания предоставляет Вам U-интерфепс, то есть двухпро­водную линию. Она подключается к терминальному устройству NT1 (network termination), на выходе которого имеются уже 4-проводные разъемы — S/T-интерфейсы. К этим разъемам можно подключить до семи устройств, называемых терминальным оборудованием (terminal equipment, ТЕ). Цифровые устройства ТЕ1 специально разраб/отаны для ISDN и подключаются непосредственно к S/T-интерфейсу. Уст­ройство, которое прямо к S/T-интерфейсу подключить нельзя, назы­вается устройством ТЕ2. Для его работы необходим терминальный адаптер (terminal adapter), который подключается к S/T-интерфейсу и имеет разъем для устройства ТЕ2 (рис. 12.3).

Примечание Поскольку ISDN работает с высокими скоростями, дли­на соединения ограничена. Ваш дом или офис должны располагаться не далее чем в 5,5 км от ближайшего центрального офиса телефонной ком­пании. Для работы на больших расстояниях приходится устанавливать очень дорогой повторитель, который для большинства пользователей делает применение ISDN невыгодным.

Если Вы планируете подключать к службе ISDN несколько ус­тройств, покупайте NT1 в виде отдельного устройства. Однако в США ISDN чаще всего применяется только для выхода в Интернет, поэто­му на рынке широко представлены устройства, объединяющие NT1 и

терминальный адаптер. Такие объединенные устройства продаются как в виде плат расширения, так и в виде отдельных устройств, под­ключаемых к последовательному порту компьютера.

В США ISDN никогда не была особенно популярна. Отчасти это связано с ее репутацией дорогой и не очень надежной службы. Мно­гие телефонные компании, предоставляющие ISDN-услуги, берут за это как ежемесячную абонентскую плату, так и поминутную плату (как правило, около 1 цента за минуту). Если Вы с помощью ISDN подключаетесь к Интернету, добавьте к этим платежам еще и абонент­скую плату провайдеру. Одним словом, удовольствие может оказать­ся довольно дорогим, по сравнению с DSL и CATV.

Пользователи ISDN любят рассказывать о том, как сложно уста­новить ISDN, как она часто выходит из строя и как они непрерывно звонят в службу поддержки. В какой-то степени плохая репутация ISDN оправдана. Но в целом в последние годы эта служба стала го­раздо удобнее. Например, если Вы решите выходить с помощью ISDN в Интернет, многие провайдеры сами организуют Вам ее установку.

DSL

Цифровая абонентская линия (Digital Subscriber Line, DSL) — это общее обозначение разнообразных цифровых коммуникационных служб,

осуществляющих передачу данных по стандартным телефонным ли­ниям, но со скоростью, существенно превышающей скорость PSTNи даже ISDN. Для конкретной службы DSL к общему сокращению добавляют различные описательные термины, поэтому иногда для обозначения всех видов этой службы применяют еще сокращение xDSL. Некоторые службы DSL перечислены в таблице 12.1.

Таблица 12.1. Службы DSL и их параметры

Служба Скорость передачи Длина Применение

Соединения

tal Subscriber двум парам проводов) тивы выделенным Line) или полнодуплексная линиям Т1, для сое- 2,048 Мбит/сек динения ЛВС и се-

CATV

До сих пор мы говорили только о технологиях удаленного соедине­ния, действующих на основе телефонных кабелей. Однако в послед­ние десятилетия в США бурно развивается и другая проводная инфра­структура — кабельное телевидение (cable television, CATV). И все больше кабельных телевизионных компаний, осознав свою выгоду, предлагают клиентам выход в Интернет по тем же кабелям, что они используют для приема телепередач. Кабельное соединение обладает

высокой скоростью, достигающей 512 кбит/сек, и обычно довольно дешево. В сетях CATV используется широкополосная передача, а зна­чит, одна и та же сетевая среда способна одновременно переносить множество дискретных сигналов.

Каждый телевизионный канал, который Вы принимаете, прихо­дит в виде отдельного сигнала, и все эти сигналы распространяются по кабелю одновременно. Выделив часть своей полосы пропускания для передачи данных, провайдеры CATV могут передавать данные Интернета одновременно с телевизионными сигналами. Если кабель­ное телевидение у Вас уже есть, для выхода в Интернет Вам достаточ­но будет установить на кабеле разветвитель и подключить его к ус­тройству, которое называется (опять же, неправильно) кабельным модемом. Он, в свою очередь подключается к плате Ethernet Вашего компьютера (рис. 12.5).

CATV-соединение отличается от ISDN и DSL тем, что не является выделенным. Вы фактически подключаетесь к региональной компью­терной сети (metropolitan area network, MAN), созданной Вашей те­левизионной компанией. Установите на компьютере Windows и заг­ляните в сетевое окружение: вполне вероятно, что Вы увидите в той же сети компьютеры своих соседей. Такая организация доступа чре­вата двумя крупными проблемами. Во-первых, Выделите полосу про-

пускания Интернета со всеми окрестными пользователями. В часы максимальной нагрузки это может привести к существенной потере скорости. В ISDN и DSL все наоборот — делиться ни с кем не нужно, полоса все время принадлежит Вам и только Вам. Вторая потенци­альная проблема — это, конечно, безопасность. Если Вы откроете общий доступ к диску на своем компьютере и забудете задать пароль, любой пользователь сети сможет не только просматривать, но и ре-,;, дактировать, и даже удалять Ваши файлы. Правда, специалисты вди|кабельной компании, устанавливающие соединение, скорее всего/ проследят за тем, чтобы доступ к файлам на компьютере был закрыт^ Кроме того, для вящей безопасности Вы можете установить на коммпьютере персональный брандмауэр.

Как и многие службы DSL, подключение CATV асимметричной Сети CATV разработаны для передачи информации в одном направкалении, а именно от компании к клиенту. Для обратной передачи данных выделен лишь узкий диапазон полосы пропускания, который в некоторых телевизионных системах используется для заказа штатным фильмов. Часть этого диапазона отведена под исходящий трафии Интернета. Чаще всего в соединениях CATV его скорость существен-но уступает скорости входящего трафика. Поэтому пользоваться калбельным соединением для обеспечения доступа из Интернета к Вашим собственным серверам невыгодно. В любом случае, кабельный Интернет работает быстрее PSTN.

Одним словом, для выхода в Интернет CATV-соединени^ благдаря высокой скорости и дешевизне подходят прекрасно. А вот подключиться с их помощью со своего домашнего компьютера к офисной ЛВС Вам удастся только через виртуальную частную сеть, описанную в начале этой главы. Если Вы планируете организацию вир­туальной частной сети, убедитесь, что выбранный Вами кабельный модем ее поддерживает.

Спутниковая связь

полнительного телефонного соединения еще более сужает область ее применения.

Терминальное подключение

Требования к удаленному соединению

• Общие протоколы.На двух соединяемых компьютерах должны быть установлены одинаковые протоколы канального уровня и выше. Это означает, что на обоих… • Конфигурация TCP/IP.Если Вы собираетесь удаленно подклю­читься к сети с… • Программное обеспечение.На каждом подключаемом компьютере должно работать ПО, соответствующее его роли. Удаленному…

Упражнение 12.1. Технологии удаленного соединения

Назовите технологии удаленного соединения из числа обсуждавших­ся в этой главе (PSTN, ISDN, DSL, CATV, спутниковая связь), для которых имеют смысл следующие высказывания.

1. Обладает асимметричной скоростью передачи.

2. Использует обычные телефонные линии.

3. Представляет собой самый медленный из обсуждавшихся спосо­бов передачи данных.

4. Использует устройство NT 1.

5. Также называется POTS.

6. Использует устройство ATU-R.

7. Является аналоговой системой.

8. В ней полоса пропускания разделяется между пользователями.

9. Нуждается в телефонном соединении хотя бы в одном направлении.

10. Ближайший центральный офис должен располагаться относитель­но близко.

Краткое содержание занятия

. Компьютер становится клиентом, когда он подключен к удален­ной сети с помощью одной из технологий удаленного соединения.

. В PSTN-соединении для передачи данных нужен модем и обыч­ная телефонная линия. Небольшая скорость передачи компенси­руется гибкостью и универсальностью.

• Виртуальные частные сети — это защищенные туннели, через ко­торые компьютер может связаться с удаленной сетью через Ин­тернет.

• ISDN — цифровая служба с набором номера, предоставляемая те­лефонными компаниями. По скорости, гибкости и цене превос­ходит PSTN.

• DSL — соединение типа «точка-точка», при котором цифровой сигнал передается по обычным телефонным линиям с гораздо большей скоростью, чем в PSTN.

• Экономичный высокоскоростной доступ в Интернет предоставля­ют своим пользователям сети кабельного телевидения (CATV). Однако CATV является службой общего доступа. Это означает, что, чем больше человек в данный момент ею пользуется, тем ниже скорость доступа в Интернет.

• Спутниковые антенны обеспечивают односторонний выход в Ин­тернет: входящий трафик идет через спутник, исходящий — по обычному телефонному соединению.

Закрепление материала

1. Последовательный порт. 2. IRQ. 3. СОМ-порт.

Занятие 2. SLIP и РРР

Протоколы SLIP (Serial Line Internet Protocol) и РРР (Point-to-Point Protocol) также являются протоколами канального уровня, но при этом сильно отличаются от Ethernet, Token Ring и FDDI. Оба они входят в набор протоколов TCP/IP и не предназначены для соедине­ния ЛВС с общей сетевой средой. Они непосредственно соединяют две системы по выделенной линии, например, телефонной, и потому называются сквозными (end-to-end) протоколами. Поскольку общего доступа к среде нет, отпадает и необходимость в механизме MAC. Данными обмениваются только две системы, и потому не нужно включать в пакеты целевые адреса. В результате протоколы SLIP и РРР гораздо проще, чем Ethernet и Token Ring. В них также не вклю­чаются спецификации физического уровня; SLIP и РРР работают исключительно на канальном уровне. Физическим уровнем заправ­ляет другой стандарт (например, спецификация RS-232) определяю­щий природу последовательного порта, который используется для подключения к компьютеру модема.

Изучив материал этого занятия, Вы сможете.

описать форматы кадров SLIP и РРР;

перечислить этапы установки соединения.

Продолжительность занятия - 20 минут

Протокол SUP

Вся работа SLIP — передать IP-дейтаграмму, полученную от сете­вого уровня, добавив к ее концу однобайтовое поле End Delimiter (рис. 12.6). Это поле информирует принимающую систему о завершении при­ема содержательной части пакета. В некоторых случаях…

Протокол РРР

Кадр РРР

• Flag (1 бант)— начало пакета. • Address (1 байт)— указывает на то, что пакет адресован всем по­лучателям. … • Control (1 байт)— указывает на тип пакета.

Установка РРР-соединения

Установка РРР-соединения проходит в несколько этапов, до завер­шения которых системы прикладными данными не обмениваются. 1. Нет связи (Link Dead). Вначале процесса связи между системами нет. Затем на… 2. Установка связи (Link Establishment).Когда соединение на физи­ческом уровне установлено, одна из систем генерирует…

Протокол РРР поверх Ethernet

Упражнение 12.2. Установка РРР-соединения

Расставьте в правильном порядке этапы установки РРР-соединения.

1. Открытие связи.

2. Окончание связи.

3. Конфигурирование протокола сетевого уровня.

4. Аутентификация.

5. Контроль качества связи.

6. Установка связи.

7. Нет связи.

Краткое содержание занятия

• SLIP — простой протокол, который позволяет двум системам, со­единенным через последовательные порты, обмениваться инфор­мацией, но практически не дает возможности управлять этим про­цессом.

• РРР — более сложный «сквозной» протокол. Он позволяет двум системам согласовывать использование дополнительных функций, например, протоколов аутентификации и поддержки нескольких протоколов сетевого уровня.

Закрепление материала

a. CHAP. b. LCP. c. PAP.

Выделенные линии

кий эквивалент линий Т1 называется Е1 и работает на скорости 2,048 Мбит/сек. Для приложений, требующих большей полосы пропуска­ния, используются… Выделенная линия разделяется на несколько каналов со скорос­тью 64 кбит/сек.… Соединение ТЗ эквивалентно 672 каналам со скоростью 64 кбит/ сек каждый. Такая полоса пропускания обычно нужна только…

Ретрансляция кадров

линии. Заключая контракт с провайдером, Вы оговариваете гаранти­рованную полосу пропускания (committed information rate, CIR). Кроме того, служба… Постоянный контакт между двумя точками в этой технологии не устанавливается.… Аппаратный интерфейс между ЛВС и ретрансляционным «обла­ком» обеспечивает устройство сетевого уровня FRAD (frame relay…

SONET/SDH

Таблица 12.2. Уровни ОС (optical carrier) SONET

Уровень ОС (optical carrier) Скорость передачи данных, Мбит/сек

ОС1 51,84

ОСЗ 155,52

ОС6 311,04

ОС9 466,56

ОС12 622,08

ОС18 933,12

ОС24 1244,16

ОС36 1866,24

ОС48 2488,32

ОС96 4976,640

ОС192 9953,280

ATM

Ориентированный на соединение протокол ATM (Asynchronous Transfer Mode) изначально разрабатывался для передачи голосового, инфор­мационного и видеотрафика как в ЛВС, так и в ГВС. В наши дни он лишь изредка применяется в магистральных сетях, основная же об­ласть его применения — ГВС-соединения. В отличие от большинства протоколов канального уровня в ATM используются кадры фиксиро­ванной длины (53 байта), называемые ячейками (cells). Он обеспечи­вает полнодуплексное соединение типа «точка — точка». Широкове­щательные сообщения в нем не используются; данные передаются из сети в сеть с помощью коммутаторов, а не маршрутизаторов. Скоро­сти ATM варьируются от 25,6 Мбит/сек для небольших ЛВС до 2,46 Гбит/сек. В качестве физической среды используется обычное мно­горежимное оптоволокно или неэкранированная витая пара вЛВС и SONET или Т-линии в соединениях ГВС.

В интерсетях, где ATM применяется как в ЛВС, так и в ГВС-со-единениях, ячейки, сгенерированные рабочей станцией, проходят весь путь до целевой системы в удаленной сети без промежуточной реинкапсуляции. Однако в мире настольных компьютеров ATM ни­когда не был популярен. В то время, когда он появился, проще и вы­годнее было использовать Fast Ethernet. В наши дни по тем же при­чинам самым распространенным протоколом для магистралей стано­вится Gigabit Ethernet, а применение ATM ограничено ГВС.

FDDI

Протокол FDDI (Fiber Distributed Data Interface) вообще-то предназ­начен для ЛВС, но его также иногда причисляют к технологиям ГВС. Благодаря применению оптоволоконного кабеля сети FDDI способ­ны покрывать значительно большие расстояния, чем сети с обычны­ми медными кабелями. Конечно, по протяженности они проигрыва­ют другим технологиям ГВС, но пригодны для соединения компью­терных сетей в соседних зданиях.

ПримечаниеПодробнее о FDDI — в занятии 3 главы 5.

Упражнение 12.3. Основы ГВС

Для технологии ГВС в левой колонке найдите соответствующее опи­сание в правой.

Технология Описание

Ретрансляция кадров То же, что и SONET

Т1 Использует 53-байтовые ячейки

ATM В периоды повышенной нагрузки

обеспечивает дополнительную полосу пропускания

SDH Состоит из 24 каналов со скоростью

64 кбит/сек каждый

ЕЗ Работает на скорости 34,368 Мбит/сек

Краткое содержание занятия

• Выделенные линии обеспечивают постоянное телефонное соеди­нение типа «точка — точка» между двумя сетями.

• Технология ретрансляции кадров позволяет гибко подходить к выделению полосы пропускания.

• SONET — это стандарт телекоммуникационных сетей на оптово­локонном кабеле, разделенный на несколько уровней.

• ATM — коммутируемая служба с ориентацией на соединение, предназначенная для использования как в ЛВС, так и в ГВС.

Закрепление материала

a. CSU/DSU. b. FRAD. c. Ячейка.