Телефонные сети и их использование для передачи данных
Традиционные телефонные сети сокращенно называют ТфОП (телефония общего пользования). В зарубежной литературе они именуются PSTN (Public Switched Telephone Network – коммутируемая телефонная сеть общего пользования) или POTS (Plain Old Telephone Service – старый "плоский" телефонный сервис). Совместимость телефонных сетей на международном уровне обеспечивается благодаря усилиям Международного комитета по стандартизации в области телефонии и телеграфии МККТТ (CCITT, ныне ITU).
Аналоговые телефонные сети относятся к глобальным сетям с коммутацией каналов, которые создавались для предоставления общедоступных телефонных услуг населению. Аналоговые телефонные сети ориентированы на соединение, которое устанавливается до начала ведения разговоров (передачи голоса) между абонентами. Телефонная сеть образуется (коммутируется) с помощью коммутаторов автоматических телефонных станций.
Аналоговая телефонная сеть с коммутацией каналов предоставляет для пакетной сети услуги физического уровня, которая после коммутации является физическим каналом "точка-точка".
Обычная телефонная сеть обеспечивает пропускание голосового сигнала между абонентами с диапазоном частот до 3,1 кГц, что является вполне достаточным для нормального разговора. Для связи с абонентами используется двухпроводная линия, по которой сигналы обоих абонентов во время разговора идут одновременно во встречных направлениях. Телефонное оборудование имеет специальные средства разделения сигналов и эхоподавления (echo cancellation), которые препятствуют прослушиванию абонентом сигнала от собственного микрофона. Кроме передачи звукового сигнала, телефонная сеть поддерживает определенную систему сигнализации, обеспечивающую, по крайней мере, элементарные функции – определение снятия трубки абонентом, отработку набора номера, коммутацию, вызов, установление соединения по ответу абонента (собственно разговор), разъединение. Есть и дополнительные функции (например, определение номера).
Телефонная сеть состоит из множества станций, имеющих иерархические соединения между собой. Коммутаторы этих станций прокладывают путь между АТС вызывающего и вызываемого абонента под управлением информации, предоставляемой системой сигнализации. Магистральные линии связи между телефонными станциями должны обеспечивать возможность одновременной передачи большого количества информации (поддерживать большое количество соединений). Выделять для каждого соединения отдельную линию крайне расточительно, и для более эффективного использования физических линий применяют несколько методов. Раньше всех начали использовать метод частотного уплотнения каналов (FDM – Frequency Division Multiplexing) – по одному кабелю стали передавать множество каналов, в которых низкочастотный голосовой сигнал модулировал сигнал высокочастотного генератора. Каждый канал имеет собственный генератор, и частоты этих генераторов разнесены друг от друга настолько, чтобы передавать сигналы в полосе до 3,1 кГц с приемлемым уровнем разделения друг от друга. Аналоговые схемы уплотнения весьма капризны и критичны к уходу параметров элементов (от изменения температуры, влажности и просто старения), в результате чего страдает качество передачи, возрастает уровень перекрестных помех.
Впоследствии для магистральных передач стали применять цифровые методы. Для этого аналоговый сигнал от абонентской линии на телефонной станции оцифровывается и далее в цифровом виде доставляется на телефонную станцию адресата. Там он обратно преобразовывается и передается в аналоговую абонентскую линию. Для обеспечения двусторонней связи на телефонной станции каждое окончание абонентской линии имеет пару преобразователей – АЦП (аналого-цифровой) и ЦАП (цифро-аналоговый). Цифровые "путешествия" сигналов по сложным телефонным сетям гораздо меньше подвержены помехам, причем качество связи в отличие от аналоговых методов теоретически не ухудшается с увеличением дальности передачи. Для голосовой связи со стандартной полосой пропускания (3,1 кГц) принята частота квантования 8 кГц. Приемлемый динамический диапазон (отношение максимального сигнала к минимальному) обеспечивается при 8-битном преобразовании. Итого получается, что каждый телефонный канал требует скорости передачи данных в 64 кбит/с (8 бит х 8 кГц). Такой способ оцифровки речевого сигнала закреплен стандартом G.711.
Часто для передачи сигнала ограничиваются и 7-битными отсчетами, а восьмой (младший) бит "крадут" для целей сигнализации. В таком случае чисто голосовой поток сокращается до 56 кбит/с. В сетях ISDN преобразователи (ЦАП и АЦП) вынесли в абонентские телефонные аппараты, в результате по всем линиям связи этой сети передается только цифровая информация, что и обеспечивает высокое качество связи (отсутствие помех) практически независимо от дальности (в пределах охвата сети).
Выделенные физические линии имеют полосу пропускания гораздо более широкую, чем коммутируемые. Для них выпускаются специальные модемы, обеспечивающие передачу данных со скоростями до 2048 кбит/с и на значительные расстояния.
DNS основы. WINS.
Для доступа к какому-либо ресурсу сети, необходимо знать его IP адрес, но запоминать большое количество числовых данных достаточно сложно, запомнить же некое осмысленное буквенное выражение, гораздо проще. Для преобразования осмысленного буквенного обозначения в IP адрес существует система доменных имен.
Данная система, берёт свое начало от предшественника сети Internet - ARPANET, которая была создана в 1969 году в США в рамках военного проекта. Со временем разработанные технологии стали использоваться в коммерческих целях. Изначально вся информация, необходимая для преобразования доменных имен в IP адреса, хранилась в одном файле hosts.txt, который обновлялся с центрального сервера, но по мере роста сети, разрастался и размер данного файла, на синхронизацию уходило большое количество времени и огромный объём трафика. Для выхода из сложившейся ситуации, в 1984 году была разработана иерархическая система хранения информации о доменных именах, получившая название Domain Name System. Данный файл до сих пор используется в операционных системах: в UNIX это “/etc/hosts”, в Windows - “C:\WINDOWS\system32\drivers\etc\hosts”.
DNS (Domain Name System) - компьютерная, иерархическая распределенная система, хранящая информацию о доменных именах, она необходима для получения ip-адреса по имени домена, а также другой технической информации, необходимой для работы различных служб.
Доменное имя (Domain Name) - это сочетание символов, по которому можно идентифицировать сайт среди множества других. Кроме букв, в имя домена могут входить цифры от 1 до 9 и символ дефиса, но дефис не должен стоять подряд, и не может находиться в начале или в конце. Длина имени может быть от 2 до 63 символов.
Домен (Domain) - это узел в дереве доменных имен со всеми подчинёнными ему узлами, то есть поддерево в дереве имён.
Поддомен (Subdomain) - подчиненный домен. Теоретически такое деление может достигать глубины 127 уровней, а каждая метка может содержать до 63 символов, пока общая длина вместе с точками не достигнет 254 символов. Но на практике регистраторы доменных имен используют более строгие ограничения.
FQDN (Fully Qualified Domain Name) - полностью определенное (абсолютное) доменное имя, которое включает в себя имена всех родительских доменов и заканчивается точкой.
Считается, что обозначением корневого домена является символ точки, но это не верно, точка является разделителем, поэтому абсолютное доменное имя кончается точкой, сам же корневой домен обозначения не имеет. Тем не менее, символ точки достаточно прочно закрепился в литературе в качестве обозначения корневого домена.
WINS (рус. Служба имён Windows Internet) — служба сопоставления NetBIOS-имён компьютеров с IP-адресами узлов.
Службу WINS образуют два основных компонента: WINS-сервер и клиенты WINS.
WINS-сервер обрабатывает запросы регистрации имени от WINS-клиентов, регистрирует их имена и IP-адреса и отвечает на запросы NetBIOS-имен, направленные клиентами, возвращая IP-адрес запрошенного имени, если он присутствует в базе данных сервера.
Кроме того, WINS-серверы могут реплицировать содержимое своих баз данных (которые содержат соответствия NetBIOS-имен компьютеров IP-адресам) с другими WINS-серверами.
Клиенты пользуются WINS-сервером либо как основным, либо как дополнительным WINS-сервером.
Различие между основным и дополнительным WINS-сервером не определяется самими серверами (которые с функциональной точки зрения одинаковы). Это различие возникает, когда его устанавливает клиент, который упорядочивает список WINS-серверов, если предусматривается использование нескольких WINS-серверов.
В большинстве случаев клиент обращается к основному WINS-серверу за всеми функциями службы имен NetBIOS (регистрация имени, обновление имени, освобождение имени и разрешение имени в адрес). Дополнительные WINS-серверы используются, только если основной WINS-сервер:
· либо недоступен в сети, когда сделан запрос обслуживания;
· либо не может разрешить имя в адрес (при запросе имени).
В случае отказа основного WINS-сервера клиент запрашивает ту же функцию службы у дополнительных WINS-серверов.
БИЛЕТ
Источники стандартов. Понятие «открытая система». Понятие функционального уровня. Основные функции физического, канального сетевого, транспортного, сеансового, представительного и прикладного уровней
Работы по стандартизации вычислительных сетей ведутся большим количеством организаций.
В зависимости от статуса организаций различают следующие виды стандартов:
· Стандарты отдельных фирм;
· Стандарты специальных комитетов и объединений, создаваемых несколькими фирмами;
· Национальные стандарты;
· Международные стандарты.
Некоторые стандарты, непрерывно развиваясь, могут переходить из одной категории в другую.
Международная организация по стандартизации (International Organization for Standardization, ISO, часто называемая также International Standards Organization) представляет собой ассоциацию ведущих национальных организаций по стандартизации разных стран. Главным достижением ISO стала модель взаимодействия открытых систем OSI, которая в настоящее время является концептуальной основой стандартизации в области вычислительных сетей. В соответствии с моделью OSI этой организацией был разработан стандартный стек коммуникационных протоколов OSI.
Сетевая модель OSI состоит из 7 уровней, причем принято начинать отсчёт с нижнего.
7. Прикладной уровень
6. Представительский уровень или уровень представления
5. Сеансовый уровень
4. Транспортный уровень
3. Сетевой уровень
2. Канальный уровень
1. Физический уровень
Прикладной уровень, или уровень приложений, осуществляет связь пользовательских приложений с сетью. Приложения: просмотр веб-страниц (HTTP), передача и приём почты (SMTP, POP3), приём и получение файлов (FTP, TFTP), удаленный доступ (Telnet) и т.д.
Представительский уровень обеспечивает преобразование протоколов и кодирование/декодирование данных. Запросы приложений, полученные с прикладного уровня, на уровне представления преобразуются в формат для передачи по сети, а полученные из сети данные преобразуются в формат приложений. На этом уровне может осуществляться сжатие/распаковка или шифрование/дешифрование, а также перенаправление запросов другому сетевому ресурсу, если они не могут быть обработаны локально.
Сеансовый уровень модели обеспечивает поддержание сеанса связи, позволяя приложениям взаимодействовать между собой длительное время. Уровень управляет созданием/завершением сеанса, обменом информацией, синхронизацией задач, определением права на передачу данных и поддержанием сеанса в периоды неактивности приложений.
Транспортный уровень модели предназначен для обеспечения надёжной передачи данных от отправителя к получателю.
Сетевой уровень модели предназначен для определения пути передачи данных. Отвечает за трансляцию логических адресов и имён в физические, определение кратчайших маршрутов, коммутацию и маршрутизацию, отслеживание неполадок и «заторов» в сети.
Канальный уровень предназначен для обеспечения взаимодействия сетей на физическом уровне и контроля за ошибками, которые могут возникнуть. Полученные с физического уровня данные, представленные в битах, он упаковывает в кадры, проверяет их на целостность и, если нужно, исправляет ошибки (формирует повторный запрос поврежденного кадра) и отправляет на сетевой уровень.
Физический уровень — нижний уровень модели, который определяет метод передачи данных, представленных в двоичном виде, от одного устройства (компьютера) к другому. Протоколы: Bluetooth, медные провода (витая пара, телефонная линия), Wi-Fi, и т.д.
Модель OSI, как это следует из ее названия (Open System Interconnection), описывает взаимосвязи открытых систем. В широком смысле открытой системой может быть названа любая система (компьютер, вычислительная сеть, ОС, программный пакет, другие аппаратные и программные продукты), которая построена в соответствии с открытыми спецификациями.
Под термином «спецификация» (в вычислительной технике) понимают формализованное описание аппаратных или программных компонентов, способов их функционирования, взаимодействия с другими компонентами, условий эксплуатации, ограничений и особых характеристик. Не всякая спецификация является стандартом. В свою очередь, под открытыми спецификациями понимаются опубликованные, общедоступные спецификации, соответствующие стандартам и принятые в результате достижения согласия после всестороннего обсуждения всеми заинтересованными сторонами.
Использование при разработке систем открытых спецификаций позволяет третьим сторонам разрабатывать для этих систем различные аппаратные или программные средства расширения и модификации, а также создавать программно-аппаратные комплексы из продуктов разных производителей.
Для реальных систем полная открытость является недостижимым идеалом. Как правило, даже в системах, называемых открытыми, этому определению соответствуют лишь некоторые части, поддерживающие внешние интерфейсы. Например, открытость семейства операционных систем Unix заключается, кроме всего прочего, в наличии стандартизованного программного интерфейса между ядром и приложениями, что позволяет легко переносить приложения из среды одной версии Unix в среду другой версии.
Функциональный уровень леса доменов определяет набор функциональных возможностей Active Directory, доступных в масштабах всего леса доменов.
Active Directory («Активный каталог», AD) — реализация службы каталогов корпорации Microsoft для операционных систем семейства
Windows NT.
Выбор функционального уровня домена это всегда баланс между совместимостью и функциональностью.
Функциональные уровни Active Directory впервые были представлены в операционной системе Windows 2000 и расширены с выходом операционной системы Windows Server 2003. Возможный тип функционального уровня определяется типами контроллеров домена.
В Active Directory операционной системы Windows 2000 поддерживалось два типа функциональных уровня: родной режим и смешанный режим. Домены родного режима состояли только из контроллеров домена, работающих под управлением операционной системы Windows 2000.
Домены смешанного режима могли содержать контроллеры домена под управлением операционных систем Windows 2000 и Windows NT. Возможность использования двух режимов требовалась для обеспечения совместимости.