Информационные сети Лекция 7. Глобальные сети

Глобальные сети (WAN), называемые также территориальные компьютерные сети, обеспечивают различные сервисы большому количеству конечных абонентов, разнесенных по значительной территории. В силу значительных размахов построение глобальной сети требует очень больших затрат на создание и поддержку работоспособности сети. Для обеспечения работы в глобальных сетях существуют специальные организации и предприятия, такие как операторы связи и провайдеры услуг.

Провайдеры услуг Глобальные сети создаются крупными телекоммуникационными компаниями для оказания услуг абонентам. Оператор сети – компания обеспечивающая поддержку работоспособности сети; Провайдер услуг – компания, оказывающая услуги (как правило, платные) абонентам сети. Владелец сети, оператор и поставщик услуг могут представлять одну компанию или различные организации.

Операторы связи и клиенты Сети, которые создаются специально для оказания общедоступных (публичных, public) телекоммуникационных услуг. Примерами таких сетей могут служить городские, региональные, национальные и международные телефонные сети. Их услугами пользуются многочисленные клиенты - владельцы домашних и мобильных телефонов, а также предприятия (корпоративные пользователи). Еще одной традиционной телекоммуникационной услугой является предоставление в аренду каналов связи.

Операторы связи Специализированное предприятие, которое создает телекоммуникационную сеть для оказания общедоступных услуг, владеет этой сетью и поддерживает ее работу, традиционно называется оператором связи (telecommunication carrier). Операторы связи отличаются друг от друга: набором предоставляемых услуг; территорией, в пределах которой предоставляются услуги; типом клиентов, на которых ориентированы услуги; имеющейся во владении оператора инфраструктурой - линиями связи, коммутационным оборудованием, информационными серверами и т.п.

Услуги, провайдеры услуг и сетевая инфраструктура Операторы связи осуществляют свою деятельность на коммерческой основе, заключая договоры с потребителями услуг.

Услуги провайдеров Услуги можно классифицировать в зависимости от того, предоставляется ли клиенту дополнительная информация: услуги, состоящие в передаче трафика в неизменном виде между абонентами сети; услуги, состоящие в предоставлении пользователю информации, созданной оператором или операторами связи. Телефонный разговор - это пример услуги первого типа, так как информация создается абонентами сети, а оператор только доставляет ее от одного абонента к другому. К этому же типу относится услуга соединения двух локальных сетей клиента с помощью сети передачи данных оператора. Примерами услуг второго типа (их обычно называют информационными) являются услуги справочных служб телефонной сети или услуги какого-либо Web-сайта.

Лицензирование услуг Каждый оператор связи оказывает те услуги из общего набора, которые ему представляются наиболее соответствующими его профилю и экономически выгодными. В большинстве стран мира (в том числе, в России) операторы связи должны получать от государственных органов лицензии на оказание тех или иных услуг связи. Такое положение существовало не всегда - практически во всех странах были операторы, которые фактически являлись монополистами на рынке телекоммуникационных услуг в масштабах страны. Сегодня происходит процесс демонополизации этой области деятельности, бывшие монополисты продолжают работать, но им приходится бороться за клиентов с новыми операторами, которых часто называют альтернативными, так как благодаря им у пользователей действительно появляется свобода выбора.

Клиенты Все множество клиентов - потребителей инфотелекоммуникационных услуг - можно разделить на две больших категории: массовые индивидуальные клиенты; корпоративные клиенты.

Массовые индивидуальные клиенты Для массовых клиентов очень важна экономичность услуги - низкая месячная оплата, возможность использования стандартных терминальных устройств (телефонные аппараты, телевизионные приемники, персональные компьютеры), а также существующей в квартире проводки в виде телефонной пары и телевизионного коаксиального кабеля. Традиционная в домах проводка - это серьезное ограничение для предоставления услуг доступа в Internet и новых услуг компьютерных сетей, так как она не рассчитана на передачу данных, а подведение к каждому дому нового качественного кабеля, например, волоконно-оптического, обойдется недешево. Развитие новых технологий (ADSL и др.) - так называемые технологии цифровых абонентских линий, позволяет передавать по существующей телефонной проводке данные с гораздо более высокой скоростью, чем обычные модемы.

Корпоративные клиенты Корпоративные клиенты - это предприятия и организации различного профиля. Небольшие предприятия по набору предпочтительных услуг не слишком отличаются от массовых клиентов и потребности в передаче данных сводится к стандартному модемному доступу к Internet. Крупные предприятия, состоящие из нескольких территориально рассредоточенных отделений и филиалов, а также имеющие сотрудников, работающих вне офиса, нуждаются в расширенном наборе услуг. Прежде всего, такой услугой является виртуальная частная сеть (Virtual Private Network, VPN. Услуги VPN могут предоставляться как для телефонии (например, корпоративные пользователи звонят по сокращенным внутренним номерам), так и для сетей передачи данных.

Корпоративные сети Корпоративная сеть - это сеть, главным назначением которой является обеспечение функционирования конкретного предприятия, владеющего данной сетью. Пользователями корпоративной сети являются только сотрудники данного предприятия. В отличие от сетей операторов связи, корпоративные сети, в общем случае, не оказывают услуг другим организациям или пользователям. В зависимости от масштаба предприятия, а также от сложности и многообразия решаемых задач различают сети отдела, сети кампуса и корпоративные сети.

Сети отделов Сети отделов - это сети, которые используются сравнительно небольшой группой сотрудников, работающих в одном отделе предприятия. Эти сотрудники решают некоторые общие задачи, например ведут бухгалтерский учет или занимаются маркетингом. Считается, что отдел может насчитывать до сотрудников. Главной целью сети отдела является разделение локальных ресурсов, таких как приложения, данные, лазерные принтеры и модемы. Обычно сети отделов имеют один или два файловых сервера, не более тридцати пользователей и не разделяются на подсети. В этих сетях локализуется большая часть трафика предприятия. Сети отделов обычно создаются на основе какой-либо одной сетевой технологии - Ethernet, Token Ring.

Задачи управления сетью на уровне отдела К числу задач управления сетью на уровне отдела относят: добавление новых пользователей, устранение простых отказов, инсталляция новых узлов установка новых версий программного обеспечения. Такой сетью может управлять сотрудник, посвящающий выполнению обязанностей администратора только часть своего времени.

Сети кампусов Сети кампусов объединяют множество сетей различных отделов одного предприятия в пределах отдельного здания или одной территории, покрывающей площадь в несколько квадратных километров. Службы такой сети включают взаимодействие между сетями отделов, доступ к общим базам данных предприятия, доступ к общим факс-серверам, высокоскоростным модемам и высокоскоростным принтерам. В результате сотрудники каждого отдела предприятия получают доступ к некоторым файлам и ресурсам сетей других отделов. Сети кампусов обеспечивают доступ к корпоративным базам данных независимо от того, на каких типах компьютеров они располагаются.

Сети кампусов На уровне сети кампуса возникают проблемы интеграции неоднородного аппаратного и программного обеспечения. Типы компьютеров, сетевых операционных систем, сетевого аппаратного обеспечения в каждом отделе могут отличаться. Администраторы должны быть в этом случае более квалифицированными, а средства оперативного управления сетью - более эффективными.

Сети масштаба предприятия Корпоративные сети называют также сетями масштаба предприятия, что соответствует дословному переводу термина "enterprise-wide networks", используемого в англоязычной литературе для обозначения этого типа сетей. Сети масштаба предприятия (корпоративные сети) объединяют большое количество компьютеров на всех территориях отдельного предприятия. Сети могут быть сложно связаны и способны покрывать город, регион или даже континент. Число пользователей и компьютеров может измеряться тысячами, а число серверов - сотнями, расстояния между сетями отдельных территорий бывают такими, что приходится использовать глобальные связи. Для соединения удаленных локальных сетей и отдельных компьютеров в корпоративной сети применяются разнообразные телекоммуникационные средства, в том числе телефонные каналы, радиоканалы, спутниковая связь.

Структура корпоративной сети

Характеристики корпоративной сети Сети предприятий (корпоративные сети) объединяют большое количество компьютеров на всех территориях отдельного предприятия. Для корпоративной сети характерны: масштабность - тысячи пользовательских компьютеров, сотни серверов, огромные объемы хранимых и передаваемых по линиям связи данных, множество разнообразных приложений; высокая степень гетерогенности - различные типы компьютеров, коммуникационного оборудования, операционных систем и приложений; использование глобальных связей - сети филиалов соединяются с помощью телекоммуникационных средств, в том числе телефонных каналов, радиоканалов, спутниковой связи.

Типы сетей У первичных сетей PDH/SDH, создаваемых телекоммуникационным предприятием для объединения своих АТС, обычно остается не используемая для внутренних нужд канальная емкость, которую логично сдавать в аренду. Типичными потребителями этой услуги являются крупные предприятия, которые создают с помощью арендованных каналов собственные сети - телефонные или компьютерные. По мере роста популярности компьютерной обработки данных к набору телекоммуникационных услуг добавилась возможность объединения локальных сетей предприятий с помощью общедоступной территориальной сети передачи данных, например сети технологии X.25, Frame relay, ATM или IP. На стыке телефонных и компьютерных сетей начали появляться новые типы общедоступных услуг, использующие возможности комплексного применения различных технологий.

Частные сети Глобальные сети, создаваемые крупными корпорациями для собственных нужд и доступные исключительно для пользователей данной организации называются частными (private). Для организации объединенной сети корпорации чаще используется промежуточный вариант – корпоративная сеть пользуется услугами публичной, добавляя собственные оборудование и сервисы. Например, аренда каналов передачи данных у операторов связи.

Транспортные функции глобальных сетей Глобальная вычислительная сеть должна в идеале передавать данные абонентов любых типов, которые присутствуют в организации. Для решения данной задачи глобальная сеть должна предоставлять комплекс услуг на передачу пакетов локальных сетей, передачу пакетов мини-компьютеров и мейнфреймов, обмен факсов, трафик офисных АТС и т.д.

Высокоуровневые услуги глобальных сетей Транспортные функции глобальных сетей обеспечивают услуги трех нижних уровней модели OSI – физического, канального и сетевого. Однако в последнее время функции глобальных сетей, относящихся к верхним уровням протокола, играют заметную роль в вычислительных сетях. Список высокоуровневых услуг сети Интернет: Доступ к гипертекстовой информации; Широковещательное распространение звукозаписи и видеозаписи; Видеоконференцсвязь; Организация интерактивных бесед; Поиск информации и ее доставка и т.д.

Сети Intranet Развитие услуг Интернет оказали влияние на традиционные способы предоставления доступа к ресурсам в локальных вычислительных сетях. Все чаще для распространения корпоративной информации в локальных сетях используются web-службы. Такой подход позволяет унифицировать доступ данных для различных групп пользователей, избавится от необходимости индивидуальных настроек отдельных компьютеров. Термин Intranet – применяется для описания локальных сетей и сервисов, основанных на использовании технологий Интернет, использовании глобальной сети Интернет, как транспортной сети обмена информацией между локальными сетями предприятия.

Общая структура глобальной сети Телекоммуникационная сеть в общем случае включает следующие компоненты: сеть доступа (access network); магистраль (backbone или core network); информационные центры или центры управления сервисами (data centers или services control point).

Структура глобальной сети Компоненты глобальной сети: сеть доступа (access network) - предназначена для концентрации информационных потоков, поступающих по многочисленным каналам связи от оборудования пользователей, в сравнительно небольшом количестве узлов магистральной сети; магистраль (backbone или core network - объединяет отдельные сети доступа, обеспечивая транзит трафика между ними по высокоскоростным каналам; информационные центры или центры управления сервисами (data centers или services control point) - это собственные информационные ресурсы сети, на основе которых осуществляется обслуживание пользователей.

Сеть доступа Сеть доступа представляет собой нижний уровень иерархии телекоммуникационной сети. К этой сети подключаются конечные (терминальные) узлы - оборудование, установленное у пользователей (абонентов, клиентов) сети. В случае компьютерной сети конечными узлами являются компьютеры, телефонной - телефонные аппараты, а телевизионной или радиосети - соответствующие теле- и радиоприемники. Основное назначение сети доступа - концентрация информационных потоков, поступающих по многочисленным каналам связи от оборудования пользователей, в сравнительно небольшом количестве узлов магистральной сети. Сеть доступа, как и телекоммуникационная сеть в целом, может состоять из нескольких уровней. Коммутаторы, установленные в узлах нижнего уровня, мультиплексируют информацию, поступающую по многочисленным абонентским каналам (называемым часто абонентскими окончаниями, local loop) и передают ее коммутаторам верхнего уровня, чтобы те в свою очередь передали ее коммутаторам магистрали. Количество уровней сети доступа зависит от ее размера; небольшая сеть доступа может состоять из одного уровня, а крупная - из двух- трех. Следующие уровни осуществляют дальнейшую концентрацию трафика, собирая его и мультиплексируя в более скоростные каналы.

Магистральная сеть Магистральная сеть объединяет отдельные сети доступа, выполняя функции транзита трафика между ними по высокоскоростным каналам. Коммутаторы магистрали могут оперировать не только информационными соединениями между отдельными пользователями, но и агрегированными информационными потоками, переносящими данные большого количества пользовательских соединений. Информация с помощью магистрали попадает в сеть доступа получателей, демультиплексируется там и коммутируется таким образом, что на входной порт оборудования пользователя поступает только та информация, которая ему адресована. В том случае, когда абонент-получатель подключен к тому же коммутатору доступа, что и абонент-отправитель (непосредственно или через подчиненные по иерархии связей коммутаторы), последний выполняет необходимую операцию коммутации самостоятельно.

Информационные центры Информационные центры (центры управления сервисами) - это собственные информационные ресурсы сети, на основе которых осуществляется обслуживание пользователей. В таких центрах может храниться информация двух типов: пользовательская информация, то есть те данные, которые непосредственно интересуют пользователей сети; вспомогательная служебная информация, позволяющая предоставлять пользователям некоторые услуги.

Информационные центры Примером информационных ресурсов первого типа могут служить Web-порталы, на которых расположена разнообразная справочная информация и новости, информация электронных магазинов и т.п. К ресурсам второго типа относятся, например: различные системы аутентификации и авторизации пользователей, с помощью которых организация, владеющая сетью, проверяет права пользователей на получение тех или иных услуг; системы биллинга, которые в коммерческих сетях подсчитывают плату за предоставленные услуги; базы данных учетной информации пользователей, хранящие имена и пароли, а также перечни услуг, на которые подписан каждый пользователь. Еще одним из распространенных видов вспомогательного информационного центра является централизованная система управления сетью, которая представляет собой программное обеспечение, работающее на одном или нескольких компьютерах.

Каналы связи Сеть строится на основе некоммутируемых (выделенных) каналов связи, которые соединяют коммутаторы глобальной сети между собой. Коммутаторы называют также центрами коммутации пакетов. Коммутаторы сети устанавливаются в тех географических пунктах, в которых требуются ответвления и слияния потоков конечных абонентов или магистральных каналов.

Устройства глобальной сети К числу устройств глобальной сети можно отнести: Маршрутизаторы – обеспечивают большое количество сервисов, включая организацию межсетевого взаимодействия и интерфейсные порты WAN; Коммутаторы – устройства, подключающие полосу для передачи голосовых сообщений, данных и видео; Модемы – служат интерфейсом для передачи сигналов на основе сетей с аналоговой/цифровой модуляцией; Устройства управления каналом/цифровые сервисные устройства (CSU/DSU) – служат интерфейсом для сервисов T1/E1. Терминальные адаптеры и оконечные сетевые устройства 1 (TA/NT1) – служат для служб цифровой сети с интеграцией услуг ISDN. Коммутационные серверы – служат для концентрации входящих и исходящих пользовательских соединений по коммутируемым каналам связи.

Физический уровень глобальных сетей Физический уровень WAN описывает интерфейс между терминальным оборудованием (DTE – data terminal equipment) и оборудованием передачи данных (DCE – data communications equipment). К терминальному оборудованию относятся устройства, которые входят в интерфейс пользователь-сеть со стороны пользователя. Устройства DCE обеспечивают физическое подключение к сети, пропуск трафика и задание тактовых сигналов для синхронизации данных.

Стандарты физического уровня Примерами интерфейсов физического уровня, обеспечивающих подключение к глобальной сети могут служить: EIA/TIA-232 – общий стандарт физического уровня передачи данных в несбалансированном канале до 64 кбит/с EIA/TIA-449 – интерфейс физического уровня передачи данных со скоростью до 2 Мбит/с V.35 – стандарт ITU-T, описывает синхронный протокол для связи между устройствами доступа к сети и пакетной связью (скорость до 48 кбит/с); X.25 – стандарт последовательной связи по синхронным цифровым линиям; G.703 – электрические и механические спецификации для связи между оборудованием телефонных компаний и терминальным оборудованием с использованием BNC-разъемов и на скорости, соответствующих каналу типа E1.

Литература В.Г. Олифер, Н.А. Олифер. Компьютерные сети. Приницпы, технологии, протоколы. В.Г. Олифер, Н.А. Олифер. Основы сетей передачи данных.