Специализированные программные средства

В эпоху Internet требуется огромное количество специализированных программных средств, выполняющих конкретные задачи. В качестве примеров можно привести:

· браузеры (Internet Explorer, Opera, Mozilla Firefox, Netscape Navigator),

· даунлоадеры (ReGet, FlashGet, WinMX, GetRight, eDonkey),

· сканнеры сетевых ресурсов и уязвимостей (nmap, Guardian, netcat, port mapper, secure CRT),

· брэндмауэры (Kerio Firewall Personal, Agnitum Outpost, Windows Firewall, Tiny Firewall),

· терминалы (telneat),

· мессенджеры (Mirabilis ICQ, SIM, RQ, Jabber, MSN, Yahoo, xchat, licq),

· чат-клиенты (Miranda IM, Y-Chat, BORGChat),

· информационно-поисковые машины (yandex, rambler, google, altavista, aport),

· программы-прокси (Kerio Winroute, WinGate),

· мэйл-клиенты и серверы (Outlook Express, The Bat!, smtpd, Kerio Mail-Server),

· ftp-клиенты и серверы (Total Commander, putty, CuteFTP, Gene FTP Server U-FTP),

· HTTP-серверы (apache)

· снифферы (ZXSniffer, Kain),

· утилиты удаленного администрирования (RAdmin, Tiramisu, Citrix Metaframe)

· другие разнообразные утилиты и программы (VideoLAN Center, LANScope, coockie editors, streambox VCR, WEBCopier, DynDNS Updater, KDE Bluetooth Framework, Wi-Fi Manager, 3d traceroute, AdvancedRe-motelnfo, MyVoice Email и др.).

Все эти и многие другие программные средства позволяют наиболее удобно организовать любую деятельность, связанную с передачей данных удаленным клиентам, либо обеспечением сетевых сервисов.

ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ИНФОРМАЦИОННЫХ СЕТЕЙ

Техническое обеспечение

Техническое обеспечение - комплекс электронных, электрических и механических устройств, входящих в состав системы или сети.

Прежде всего, техническое или аппаратное обеспечение включает компьютеры и логические устройства. К ним добавляются внешние устройства и диагностическая аппаратура. Вспомогательную, но важную роль играют энергетическое оборудование, батареи и аккумуляторы. Нередко, для обеспечения безопасности данных, используются аппараты шифрования информации.

1. Средства коммуникаций

В качестве средств коммуникации наиболее часто используются витая пара, коаксиальный кабель и оптоволоконные линии. При выборе типа кабеля учитывают следующие показатели: стоимость монтажа и обслуживания, скорость передачи информации, ограничения на величину расстояния передачи информации (без дополнительных усилителей-повторителей (репитеров)), безопасность передачи данных.

Витая пара

Наиболее дешевым кабельным соединением является витое двухжильное проводное соединение часто называемое «витой парой». Она позволяет передавать информацию со скоростью до 100 Мбит/с, легко наращивается, однако является помехонезащищенной. Длина кабеля не может превышать 90 м при скорости передачи 10 Мбит/с.

Преимуществами являются низкая стоимость кабеля и активного оборудования, а также простота инсталляции. Для повышения помехозащищенности информации часто используют экранированную витую пару. Это увеличивает стоимость витой пары и приближает ее цену к цене коаксиального кабеля.

Широкополосный коаксиальный кабель.\

Широкополосный коаксиальный кабель невосприимчив к помехам, легко наращивается, но цена его высокая. Скорость передачи информации равна 500 Мбит/с. При передаче информации в базисной полосе частот на расстояние более 1,5 км требуется репитер. Поэтому суммарное расстояние при передаче информации увеличивается до 10 км. Для вычислительных сетей с топологией типа «шина» или «дерево» коаксиальный кабель должен иметь на конце согласующий резистор (терминатор).

Ethernet-кабель.

Ethernet-кабель также является коаксиальным кабелем с волновым сопротивлением 50 Ом. Его называют еще толстый Ethernet или желтый кабель. Он использует 15-контактное стандартное включение. Вследствие помехозащищенности является дорогой альтернативой обычным коаксиальным кабелям. Средняя скорость передачи данных 10 Мбит/с. Максимально доступное расстояние без повторителя не превышает 500 м., а общее расстояние сети Ethernet - около 3000 м. Ethernet-кабель, благодаря своей магистральной топологии, использует в конце лишь один нагрузочный резистор.

Cheapernet-кабель (тонкий Ethernet).

Более дешевым, чем Ethernet-кабель является соединение Cheapernet-кабель (R.G-58) или, как его часто называют, тонкий Ethernet. Это также 50-омный коаксиальный кабель со скоростью передачи информации в 10 Мбит/с (с расширением до 100 Мбит/с). При соединении сегментов Cheapemet-кабеля также требуются повторители. Вычислительные сети с Cheapernet-кабелем имеют небольшую стоимость и минимальные затраты при наращивании. Расстояние между двумя рабочими станциями без повторителей может составлять максимум 300 м, а минимум - 0,5 м, общее расстояние для сети на Cheapemet-кабеля - около 1000 м. Приемопередатчик Cheapernet расположен на сетевой плате как для гальванической развязки между адаптерами, так и для усиления внешнего сигнала

Волоконно-оптические линии.

Наиболее дорогими являются оптопроводники, называемые также стекло-волоконным кабелем. Скорость распространения информации по ним достигает от 100 Мбит/с до нескольких Гигабит в секунду. Допустимое удаление более 50 км. Внешнее воздействие помех практически отсутствует. На данный момент это наиболее дорогостоящее соединение для ЛВС. Применяются там, где возникают электромагнитные поля помех или требуется передача информации на очень большие расстояния без использования повторителей, а так же для достижения высоких пропускных способностей. Они обладают противоподслушивающими свойствами, так как техника ответвлений в оптоволоконных кабелях очень сложна.

2. Сетевые адаптеры

По выполняемым функциям сетевые адаптеры (СА) делятся на две группы:

1) Реализующие функции физического и канального уровней. Применяются в сетях с простой топологией, где почти отсутствует необходимость выполнения таких функций, как маршрутизация пакетов, формирование из поступающих пакетов сообщений, согласование протоколов различных сетей и др.

2) Реализующие функции первых четырех уровней модели ВОС - физического, канального, сетевого и транспортного. Эти адаптеры, кроме функций СА первой группы, могут выполнять функции маршрутизации, ретрансляции данных, формирования пакетов из передаваемого сообщения (при передаче), сборки пакетов в сообщение (при приеме), согласования протоколов передачи данных различных сетей, сокращая таким образом затраты вычислительных ресурсов ЭВМ на организацию сетевого обмена.

Адаптеры ориентированы на определенную архитектуру локальной сети и ее технические характеристики, поэтому по топологии ЛВС адаптеры разделяются на следующие группы: поддерживающие шинную топологию, кольцевую, звездообразную, древовидную, комбинированную (звездно-кольцевую, звездно-шинную).

Дифференциация адаптеров по выполняемым функциям и ориентация их на определенную архитектуру ЛВС привели к большому многообразию типов адаптеров и разбросу их характеристик.

3. Концентратор (Hub)

Hub или концентратор - многопортовый повторитель сети с автосегментацией. Все порты концентратора равноправны. Получив сигнал от одной из подключенных к нему станций, концентратор транслирует его на все свои активные порты. При этом, если на каком-либо из портов обнаружена неисправность, то этот порт автоматически отключается (сегментируется), а после ее устранения снова делается активным. Обработка коллизий и текущий контроль за состоянием каналов связи обычно осуществляется самим концентратором. Концентраторы можно использовать как автономные устройства или соединять друг с другом, увеличивая тем самым размер сети и создавая более сложные топологии.

4. Приемопередатчики (transceiver) и повторители (repeater)

С помощью этих устройств можно объединить несколько сегментов сети с шинной топологией, увеличивая таким образом общую протяженность сети.

Transceiver (сокращение от TRANSmitter/reCEIVER - приемопередатчик, трансивер - устройство для подключения компьютера к сети). Приемопередатчик - это устройство, предназначенное для приема пакетов от контроллера рабочих станций сети и передачи их в шину. Он также разрешает коллизии в шине. Конструктивно приемопередатчик и контроллер могут объединяться на одной плате или находиться в различных узлах.

Repeater (повторитель, репитер) - устройство, передающее сигналы из одного кабеля в другой без маршрутизации или фильтрации пакетов. В терминах OSI представляет собой промежуточное устройство физического уровня.

5. Коммутаторы (switch), мосты (bridge) и шлюзы (gateway)

Когда появились первые устройства, позволяющие разъединять сеть на несколько доменов коллизий (по сути фрагменты ЛВС, построенные на hub-ax), они были двух портовыми и получили название мостов (bridge-ей). По мере развития данного типа оборудования, они стали многопортовыми и получили название коммутаторов (switch-ей). Некоторое время оба понятия существовали одновременно, а позднее вместо термина "мост" стали применять "коммутатор".

Коммутаторы используются для соединения в основном идентичных сетей, имеющих некоторые различия на физическом и канальном уровнях. В отличие от мостов, ряд коммутаторов не помещает все приходящие пакеты в буфер (это происходит лишь тогда, когда надо согласовать скорости передачи, или адрес назначения не содержится в адресной таблице, или когда порт, куда должен быть направлен пакет, занят), а коммутирует пакеты "на лету". Коммутатор лишь анализирует адрес на значения в заголовке пакета и, сверившись с адресной таблицей, тут же (время задержки около 30-40 микросекунд) направляет этот пакет в соответствующий порт. Таким образом, когда пакет еще целиком не прошел через входной порт, его заголовок уже передается через выходной.

Шлюзы применяются для соединения различных сетей. Они выполняют протокольное преобразование для всех семи уровней модели ВОС, в частности маршрутизацию пакетов, преобразование сообщения из одного формата в другой или из одной системы кодирования в другую. Следует иметь в виду, что по мере того как взаимная связь устанавливается на все более высоких уровнях модели ВОС, задача поддержания этой связи усложняется, и для ее реализации требуется более мощный процессор.

6. Маршрутизаторы

Маршрутизаторы могут выполнять следующие простые функции:

· Подключение локальных сетей (LAN) к территориально-распределенным сетям (WAN).

· Соединение нескольких локальных сетей.

Маршрутизаторы зависят от используемого протокола и, в отличие от мостов и коммутаторов, функционирующих на втором уровне, работают на третьем или седьмом уровне модели OSI.

Маршрутизатор имеет в своем распоряжении базу топологической информации, которая говорит ему, например, о том, между какими подсетями общей сети имеются связи и в каком состоянии (работоспособном или нет) они находятся. Имея такую карту сети, маршрутизатор может выбрать один из нескольких возможных маршрутов доставки пакета адресату (он может принимать решение о наилучшем маршруте доставки данных, руководствуясь такими факторами, как стоимость, скорость доставки и т.д.). Кроме того, маршрутизаторы позволяют эффективно управлять трафиком широковещательной рассылки, обеспечивая передачу данных только в нужные порты.

Чтобы составить карту связей в сети, маршрутизаторы обмениваются специальными служебными сообщениями, в которых содержится информация о тех связях между подсетями, о которых они знают (эти подсети подключены к ним непосредственно или же они узнали эту информацию от других маршрутизаторов).

Маршрутизаторы позволяют объединять сети с различными принципами организации в единую сеть, которая в этом случае часто называется интерсеть. В каждой из сетей, образующих интерсеть, сохраняются присущие им принципы адресации узлов и протоколы обмена информацией. Поэтому маршрутизаторы могут объединять не только локальные сети с различной технологией, но и локальные сети с глобальными.

Маршрутизаторы не только объединяют сети, но и надежно защищают их друг от друга. Причем эта изоляция осуществляется гораздо проще и надежнее, чем с помощью мостов/коммутаторов. Кроме того, маршрутизатор предоставляет администратору удобные средства фильтрации потока сообщений за счет того, что сам распознает многие поля служебной информации в пакете.

В результате, маршрутизатор оказывается сложным интеллектуальным устройством, построенным на базе одного, а иногда и нескольких мощных процессоров. Такой специализированный мультипроцессор работает, как правило, под управлением специализированной ОС.

7. Коммутаторы верхних уровней

Коммутаторы уровня 2 работают на втором (канальном) уровне модели OSI. Они решают следующие основные задачи: проверка входящего трафика, отслеживание физических адресов всех станций, подключенных к их портам, и пересылка трафика по конкретным адресам в соответствии со встроенной в них таблицей пересылки. Такие коммутаторы обладают высоким быстродействием, потому что не проверяют индивидуальные пакеты данных, а просто передают их дальше. Они способны доставлять данные со скоростью, являющейся предельной для кабеля (wire speed), или со скоростью, ограничиваемой физическими соединениями. Однако такие коммутаторы не способны "расширить" узкие места, обусловленные наличием в сети устаревших маршрутизаторов.

Коммутаторы уровня 3, называемые также маршрутизирующими коммутаторами (реже - коммутирующими маршрутизаторами и иногда даже IP-коммутаторами) выполняют одновременно функции и коммутации, и маршрутизации. Эти коммутаторы называются так потому, что они работают на третьем или сетевом уровне семиуровневой модели OSI, который содержит, в частности, IP-адреса. Как и маршрутизаторы, они зависят от применяемого протокола, однако функционируют значительно быстрее и стоят дешевле. Обычно коммутаторы уровня 3 проектируются для взаимодействия нескольких локальных сетей и не поддерживают соединений территориально-распределенных сетей. Такие коммутаторы основываются на использовании специализированных интегральных микросхем. Кроме того, в них применяются быстродействующие центральные процессоры (ЦП) и другие компоненты, что и позволяет достичь высокой скорости маршрутизации. Коммутаторы уровня 3 могут служить для замены унаследованных сетевых маршрутизаторов. Применение таких коммутаторов позволяет резко повысить межсетевой и межсегментный трафик.

Наиболее продвинутые коммутаторы уровня 3 позволяют производить одновременную фильтрацию для уровней 2, 3 и 4 и даже выше, что помогает гарантировать доставку критически важных данных до нужного пункта без замедления работы сети. Добавление функциональности уровня 4 при этом позволяет управлять трафиком. Целесообразность совмещения функций, реализуемых на четвертом уровня, с функциями коммутации и маршрутизации (уровни 2 и 3) связана с тем, что для предотвращения перегрузок в сети может оказаться полезной способность системы анализировать информацию транспортного и более высоких уровней.

Большинство современных коммутаторов работает на уровне 4, что позволяет им классифицировать прикладной трафик по некоторым типам, например HTTP или почта. Классификация трафика по приложениям или пользователям, которые его создали, требует перехода на еще более высокие уровни. Работа коммутаторов на уровне 4 затрагивает такие вопросы, как структура сети, природа используемых приложений и качество обслуживания.

Уровень 4 - не самый верхний, на котором работают современные коммутаторы. Например, компания VIPswitch предлагает продукты VIPswitch 4030, VIPswitch 3530 и VIPswitch 2840, позиционируемые ею как QoS Ethernet коммутаторы уровня 5. Эти многопортовые полнодуплексные коммутаторы с функцией обеспечения качества обслуживания (QoS) без блокирования служат для передачи видео, голоса и данных. Они позволяют пользователям высокоэффективно передавать мультимедийные потоки в режиме реального времени.

Особое место среди коммутаторов верхних уровней занимают Gigabit Ethernet коммутаторы, которые на самом деле представляют собой технологический прорыв. Именно такие коммутаторы наиболее интересны для развивающихся компаний.

В настоящее время технология Gigabit Ethernet уже реально применяется на практике в соответствии с целым набором добротных стандартов. Это позволило начать передачу данных с гигабитными скоростями по медной среде (1000Base-T, витая пара категории 5) и оптическому волокну (1000Base-SX для многомодового волокна и 1000Base-LX для одномодового волокна). Коммутаторы Gigabit Ethernet уровня 3 предназначены в основном для использования в качестве коммутаторов опорной сети предприятия и средства организации высокоскоростных каналов для серверных ферм (групп серверов, расположенных в одном помещении и соединенных между собой для выполнения общих приложений).

8. Модемы и факс-модемы (fax-modem)

Модем, обеспечивая согласование цифровых сигналов компьютера с аналоговыми сигналами телефонной линии, при передаче данных осуществляет модулирование аналоговых сигналов цифровой информацией, а при приеме - демодулирование. Главное отличие между ними - способ модуляции. Различают модемы с частотной, амплитудной и фазовой модуляцией.

При создании модемов придерживаются определенных стандартов передачи сигналов. Существуют стандарты по ряду признаков.

9. Анализаторы ЛВС

Это мощный диагностический инструмент, предназначенный для контроля качества функционирования сети. Контроль позволяет наблюдать за работой сети в режиме реального времени и регистрировать события, которые могут означать возникновение проблемы. Контроль сопровождается графическим или цифровым отображением информации. Анализаторы могут накапливать и хранить информацию о состоянии сети с целью последующего его воспроизведения и анализа.

10. Сетевые тестеры

Это приборы, входящие в состав контрольно-измерительной аппаратуры, которая облегчает установку и техническое обслуживание локальных сетей. Тестеры линий передачи являются хорошим средством проверки нового кабеля и отыскания неисправностей в системе установленных кабелей. Они способны не только обнаруживать неисправность, но и сообщать сведения о ее характере и месте расположения.

Терминальное оборудование

Терминальное оборудование - основная часть абонентской системы, выполняющая прикладные процессы и, возможно, часть функций области взаимодействия.

Главной задачей терминального оборудования является выполнение прикладных процессов для нужд пользователей, а также прикладных процессов управления. Чаще всего используются те типы терминального оборудования, которые кроме прикладных процессов реализуют три, четыре либо пять верхних уровней.

Подключается терминальное оборудование в информационную сеть при помощи дополнительного устройства, именуемого станцией. Станция выполняет недостающие в нем функции нижних уровней.

В качестве терминального оборудования могут выступать самые разнообразные устройства: телефонный аппарат, телекс, факс-аппарат, дисплей, X-terminal (предназначенны для работы с изображениями), полиэкранный терминал, многофункциональный терминал (работает с любыми типами данных, в том числе - с речью и изображениями), персональный компьютер, мини-компьютер, суперкомпьютер и т.д. Включается это оборудование в информационную сеть поодиночке либо группами. Последний случай, в основном, используется тогда, когда рассматриваемое оборудование очень просто и требует выполнения не только функций нижних уровней, но и преобразование интерфейсов. Так, в Цифровой Сети с Интегральным Обслуживанием (ЦСИО) терминальное оборудование может иметь различные интерфейсы R, которые при помощи терминальных адаптеров преобразуются в стандартный для этой сети интерфейс S, (рис.250).

Функции нижних уровней выполняет станция NT2, здесь называемая сетевой оконечной станцией. На интерфейс S можно включать до восьми комплектов терминального оборудования. В этом случае нужно обеспечить идентификацию каждого из комплектов. Поэтому все приходящие блоки данных должны иметь два адреса: абонентской системы и входящих в нее комплектов терминального оборудования. Из восьми комплектов одновременно может работать только один.