Сетевые технологии в компьютерных сетях

В сетях стандарта IEEE 802.11b  используется два разных типа устройств для соединения на частоте 2.3 ГГц.

Узловые передатчики. Это устройства размером с книгу, которые используют порты RJ-45 для подключения к сети 10BASE-T Ethernet (если это необходимо) и содержат трансивер, а также программное обеспечение кодирования и связи. Это устройство транслирует сигналы обычной Ethernet в сигналы беспроводной Ethernet и передаёт их по сети беспроводным сетевым адаптерам. Узловые передатчики также раскодируют сигналы в обратную сторону.

Некоторые узловые передатчики  могут напрямую взаимодействовать  друг с другом посредством радиоволн, что позволяет создавать беспроводные магистрали, охватывающие большие пространства, например оптовые магазины или торговые склады, а также избавляет от необходимости прокладывать кабельную сеть.

Сетевые адаптеры, оборудованные приемопередатчиками. Сетевые адаптеры, оборудованные  для связи по беспроводным Ethernet, имеют стационарную или съемную антенну вместо обычного кабельного разъёма. Поскольку основной рынок сбыта для беспроводных Ethernet составляют пользователи портативных компьютеров, некоторые производители выпускают устройства беспроводной Ethernet только в версии для PC CARD, но существуют модели также для шин PCI и ISA. Так что к одной беспроводной сети можно подключить как портативные, так и стационарные компьютеры.

Клиентские системы автоматически  переключаются на узловой передатчик с более сильным сигналом или на передатчик с меньшим уровнем ошибок.

Поскольку теоретически к беспроводной сети можно подключится из любой  точки, имея соответствующий сетевой  адаптер, большинство моделей беспроводных сетевых адаптеров и узлов  передатчиков используют кодирование. Некоторые устройства с возможностью кодирования позволяют код безопасности ESSID. Это восьмиразрядный код, который позволяет защитить сеть от проникновения посторонних пользователей. При этом также не стоит забывать о таких стандартных средствах идентификации в сети, как пароли пользователей. В некоторых беспроводных сетях осуществляется проверка на наличие незарегистрированных МАС – адресов (каждый сетевой адаптер имеет уникальный МАС - адрес) и разрешает доступ в сеть только зарегистрированным сетевым адаптерам. Большинство устройств беспроводной связи используют 40-разрядное шифрование, однако вскоре должна поддержка устройств с 128-разрядным шифрованием. Для обеспечения лучшей безопасности уровни защиты на сетевых адаптерах и узловых передатчиках должны совпадать.

Узловыми передатчиками некоторых  производителей можно управлять  с помощью Web-браузера; также выпускают утилиты диагностики и мониторинга, что позволяет оптимально располагать узловые передатчики. Устройства беспроводной связи многих производителей поддерживают протокол DHCP,  что позволят без проблем переносить компьютер из одной подсети в другую.

                       Планшет с адаптером PC Card

Портативный компьютер

с адаптером PC Card 

  При перемещение этот

          Узловой   передатчик             ПК может использовать

              другой узловой передатчик

        Персональный цифровой ассистент

С адаптером PC Card.

 

          Проводная  магистраль сети

                   

                                                                                                                                            Настольный ПК с адаптером PC Card.

                 Узловой передатчик  

 

Рис. 1. Типичная беспроводная сеть с несколькими узловыми передатчиками

 

Когда пользователь с беспроводным сетевым адаптером переходят  из одного офиса в другой, система  переключения автоматически переводит  адаптер с одного узлового передатчика  на другой, позволяя отключаться от сети и подключатся к ней без  использования проводов.

Число пользователей на один узловой  передатчик варьируется в зависимости  от параметров устройства. На данный момент существуют модели, поддерживающие от 15 до 254 пользователей. Для получения  дополнительной информации обратитесь к производителю выбранного узлового передатчика.

 

2.2. IP-телефония

VoIP (англ. Voice-over-IP — IP-телефония)  — система связи, обеспечивающая  передачу речевого сигнала по  сети Интернет или по любым  другим IP-сетям. Сигнал по каналу  связи передается в цифровом  виде и, как правило, перед передачей преобразовывается (сжимается) с тем, чтобы удалить избыточность, свойственную человеческой речи.

Данная технология получила название VoIP (Voice over IP). Одним из частных приложений данной технологии является IP-телефония  — услуга по передаче телефонных разговоров абонентов по протоколу IP.

Основными преимуществами технологии VoIP является сокращение требуемой полосы пропускания, что обеспечивается учётом статистических характеристик речевого трафика:

• блокировкой передачи пауз (диалоговых, слоговых, смысловых и др.), которые могут составлять до 40-50 % времени занятия канала передачи;
• высокой избыточностью речевого сигнала и его сжатием (без потери качества при восстановлении) до уровня 20-40 % исходного сигнала.

Трафик VoIP критичен к задержкам пакетов в сети, но обладает толерантностью (устойчивостью) к потерям отдельных пакетов. Так, потеря до 5 % пакетов не приводит к ухудшению разборчивости речи.

При передаче телефонного трафика  по технологии VoIP должны учитываться  жёсткие требования стандарта ISO 9000 к качеству услуг, характеризующие:

1. качество установления соединения, определяемое в основном быстротой  установления соединения,

2. качество соединения, показателем  которого являются сквозные (воспринимаемые  пользователем) задержки и качество воспринимаемой речи.

Источником информационных данных является речевой сигнал, возможной  моделью которого является нестационарный случайный процесс. В первом приближении  можно выделить следующие типы сигнальных фрагментов: вокализированные, невокализированные, переходные и паузы. При передаче речи в цифровой форме каждый тип сигнала при одной и той же длительности и одинаковом качестве требует различного числа бит для кодирования и передачи. Следовательно, скорость передачи разных типов сигнала также может быть различной, что обусловливает применение кодеков с переменной скоростью. В результате передача речевых данных в каждом направлении дуплексного канала рассматривается как передача асинхронных логически самостоятельных фрагментов цифровых последовательностей (транзакций) с датаграммной синхронизацией внутри транзакции, наполненной блоками различной длины.

В основе кодека речи с переменной скоростью лежит классификатор  входного сигнала, определяющий степень  его информативности и, таким образом, задающий метод кодирования и скорость передачи речевых данных. Наиболее простым классификатором речевого сигнала является VAD (англ. Voice Activity Detector, детектор речевой активности), который выделяет во входном речевом сигнале активную речь и паузы.

Фрагменты сигнала, классифицируемые как активная речь, кодируются каким-либо из известных алгоритмов (как правило, на базе метода Code Excited Linear Prediction — CELP) с базовой скоростью 4 — 8 кбит/с. Фрагменты, классифицированные как  паузы, кодируются и передаются с низкой скоростью порядка 0.1 — 0.2 Кбит/с, либо не передаются вообще. Когда срабатывает VAD, на приемной стороне может автоматически генерироваться так называемый «комфортный шум» чтобы у собеседника не возникало ощущение пропадания связи. При этом передача минимальной информации о фрагментах пауз предпочтительна.

Данная стратегия позволяет  оптимизировать скорость кодирования  до 2 — 4 кбит/с при достаточном  качестве синтезируемой речи. При  этом для особо критичных фрагментов речевого сигнала выделяется большая скорость передачи, для менее ответственных — меньшая.

2.3. Виртуальные частные сети

VPN (англ. Virtual Private Network — виртуальная  частная сеть) — логическая сеть, создаваемая поверх другой сети, например, интернет. Несмотря на то, что коммуникации осуществляются по публичным сетям, с использованием небезопасных протоколов, за счёт шифрования создаются закрытые от посторонних каналы обмена информацией. VPN позволяет объединить, например, несколько офисов организации в единую сеть с использованием для связи между ними неподконтрольных каналов.

Пользователи Microsoft Windows обозначают термином «VPN» одну из реализаций виртуальной  сети — PPTP, причём используемую зачастую как раз не для создания частных  сетей.

Чаще всего для создания виртуальной сети используется инкапсуляция протокола PPP в какой-нибудь другой протокол — IP (такой способ использует реализация PPTP — Point-to-Point Tunneling Protocol) или Ethernet(PPPoE)(хотя и они имеют различия). Технология VPN последнее время используется не только для создания собственно частных сетей, но и некоторыми провайдерами «последней мили» для предоставления выхода в Интернет.

VPN состоит из двух частей: «внутренняя» (подконтрольная) сеть, которых может  быть несколько, и «внешняя»  сеть, по которой проходит инкапсулированное соединение (обычно используется Интернет). Возможно также подключение к виртуальной сети отдельного компьютера. Подключение удалённого пользователя к VPN производится посредством сервера доступа, который подключён как к внутренней, так и к внешней (общедоступной) сети. При подключении удалённого пользователя (либо при установке соединения с другой защищённой сетью) сервер доступа требует прохождения процесса идентификации, а затем процесса аутентификации. После успешного прохождения обоих процессов, удалённый пользователь (удаленная сеть) наделяется полномочиями для работы в сети, то есть происходит процесс авторизации.

Классифицировать VPN решения можно  по нескольким основным параметрам:

По типу используемой среды

    * Защищённые

Наиболее распространённый вариант  приватных частных сетей. C его  помощью возможно создать надежную и защищенную подсеть на основе ненадёжной сети, как правило, Интернета. Примером защищённых VPN являются: IPSec, OpenVPN и PPTP.

    * Доверительные

Используются в случаях, когда  передающую среду можно считать  надёжной и необходимо решить лишь задачу создания виртуальной подсети  в рамках большей сети. Вопросы  обеспечения безопасности становятся неактуальными. Примерами подобных VPN решении являются: Multi-protocol label switching (MPLS) и L2TP (Layer 2 Tunnelling Protocol).

По способу реализации

    * В виде специального  программно-аппаратного обеспечения

Реализация VPN сети осуществляется при  помощи специального комплекса программно-аппаратных средств. Такая реализация обеспечивает высокую производительность и, как правило, высокую степень защищённости.

    * В виде программного  решения

Используют персональный компьютер  со специальным программным обеспечением, обеспечивающее функциональность VPN.

    * Интегрированное решение

Функциональность VPN обеспечивает комплекс, решающий также задачи фильтрации сетевого трафика, организации сетевого экрана и обеспечения качества обслуживания.

По назначению

    * Intranet VPN

Используют для объединения  в единую защищённую сеть нескольких распределённых филиалов одной организации, обменивающихся данными по открытым каналам связи.

    * Remote Access VPN

Используют для создания защищённого  канала между сегментом корпоративной  сети (центральным офисом или филиалом) и одиночным пользователем, который, работая дома, подключается к корпоративным ресурсам с домашнего компьютера или, находясь в командировке, подключается к корпоративным ресурсам при помощи ноутбука.

    * Extranet VPN

Используют для сетей, к которым  подключаются «внешние» пользователи (например, заказчики или клиенты). Уровень доверия к ним намного ниже, чем к сотрудникам компании, поэтому требуется обеспечение специальных «рубежей» защиты, предотвращающих или ограничивающих доступ последних к особо ценной, конфиденциальной информации.

По типу протокола

Существуют реализации виртуальных  частных сетей под TCP/IP, IPX и AppleTalk. Но на сегодняшний день наблюдается  тенденция к всеобщему переходу на протокол TCP/IP, и абсолютное большинство VPN решений поддерживает именно его.

По уровню сетевого протокола

По уровню сетевого протокола на основе сопоставления с уровнями эталонной сетевой модели ISO/OSI.

Рис. 2. Классификация VPN

 

Заключение

В настоящее время компьютерные сети испытывают период подъема, во многом благодаря активной поддержке со стороны правительств европейских стран и США. Ежегодно в США выделяется около 1-2 миллиардов долларов на создание новой сетевой инфраструктуры. Исследования в области сетевых коммуникаций финансируются также правительствами Великобритании, Швеции, Финляндии, Германии.

Однако, государственное финансирование - лишь небольшая часть поступающих  средств, т.к. все более заметной становится "коммерциализация" сети (ожидается, что 80-90% средств будет поступать из частного сектора).

Число домашних сетей постоянно  растет, и инженеры разрабатывают  доступные сетевые периферийные устройства для потоковой передачи контента в квартирах пользователей. Компания Intel совместно с изготовителями работает над устройством Digital Media Adapter для домов, оснащенных сетевым оборудованием. Устройство будет передавать потоки MP3-файлов и цифровых фотографий из ПК на стереосистемы и телевизоры соответственно.

Между тем представители новой  калифорнийской фирмы Prismiq уверяют, что  их устройство Prismiq MediaPlayer, кроме всех перечисленных функций, выполняет и некоторые другие. Модель продается примерно по такой же цене, что и многие DVD-проигрыватели. Она устанавливается на телевизоре или развлекательном центре и подключается к домашней Ethernet-сети. Пользователь может воспроизводить DVD и управлять мультимедиа-контентом через интерфейс Windows.