Текст книги "Создание, обслуживание и администрирование сетей на 100%"
Автор книги: Александр Ватаманюк
Жанр:
Компьютерное "железо"
сообщить о нарушении
Текущая страница: 8 (всего у книги 18 страниц) [доступный отрывок для чтения: 8 страниц]
Появление спецификации HomePNA 3.0 было встречено с особой радостью: согласно спецификации скорость передачи данных значительно возросла и стала составлять 128 Мбит/с. Это выглядит очень неплохо, особенно если учесть, что для организации локальной сети не нужно ломать стены или проводить дополнительную кабельную систему.
Спецификация 3.0 была принята в 2005 году, ее создателем принято считать Broadcom and Coppergate Communications.
Главные особенности спецификации HomePNA 3.0 следующие:
□ в качестве среды передачи данных используется телефонная проводка или коаксиальный кабель;
□ максимальная скорость передачи данных составляет 128 Мбит/с;
□ максимальный диаметр сети – 350 м;
□ поддерживается работа 32 устройств;
□ применяется технология кодирования QAM (Quadrature Amplitude Modulation);
□ используется сервис качества QoS (Quality of Service);
□ для передачи данных используется диапазон частот 4-36 МГц.
HomePNA 3.1На сегодня спецификация HomePNA 3.1 является последней и наиболее перспективной. В ней заявлены высокая скорость передачи данных и поддержка работы большего, по сравнению с предыдущими стандартами, количества устройств.
Спецификация HomePNA 3.1 была разработана в 2007 году компанией CopperGate Communications.
Основные показатели спецификации 3.0 следующие:
□ в качестве среды передачи данных используется телефонная проводка или коаксиальный кабель, применяемый для передачи цифрового сигнала, например спутникового телевидения;
□ максимальная скорость передачи данных – 320 Мбит/с;
□ максимальный диаметр сети составляет 350 м при использовании телефонной проводки и 600 м – коаксиального кабеля;
□ поддерживается работа 64 устройств;
□ используется технология кодирования QAM (Quadrature Amplitude Modulation);
□ применяется сервис качества QoS (Quality of Service);
□ для передачи данных используется диапазон частот 4-65 МГц;
□ имеется автоматическая адаптация скорости и схемы применения частотных каналов в зависимости от зашумленности канала;
□ существует обратная совместимость с оборудованием предыдущих спецификаций;
□ стоимость оборудования невысока.
Как видите, новая спецификация HomePNA вполне заслуживает пристального внимания, тем более что для создания сети не требуется дополнительного оборудования – вполне достаточно HomePNA-адаптера любого исполнения.
Глава 13
Спецификации HomePlug
В предыдущей главе мы рассмотрели один из экзотических способов объединения компьютеров в локальную сеть с применением в качестве среды передачи данных телефонной проводки. Казалось бы, какой помощник из телефонной проводки, если даже телефон иногда отказывается на ней работать. Оказывается, все не так плохо, а при определенных условиях – очень даже хорошо!
В этой главе книги мы опишем еще один вариант технологии создания локальной сети с применением способа, который по экзотичности даже превосходит предыдущий. Речь идет об электрической проводке. Да, именно о той проводке, по которой передается ток переменного напряжения! Казалось бы, передача данных и передача электричества – вещи несовместимые. Но факт налицо – существует большое количество локальных сетей разного размера, которые работают именно по электрической проводке.
Не секрет, что кабель, по которому передается электричество, проложен практически везде, где находится человек. Ведь другого способа быстро передать электричество от источника к месту обитания человека или просто нужному месту просто не существует. Мало того, к дому, зданию или другому сооружению часто подходит не один, а несколько электрических кабелей, что связано с использованием нескольких электрических фаз или дополнительных линий питания. Поэтому нет ничего странного в том, что о применении этого кабеля для передачи данных задумывались давно. Ведь если бы это стало возможным, создание сети свелось бы к простому подключению «вилки к розетке».
В марте 2000 году был сформирован альянс HomePlug Powerline Alliance, в состав которого вошли многие крупнейшие телекоммуникационные организации, такие как Siemens, Nortel, Motorola и др. Сегодня количество организаций, входящих в альянс HomePlug Powerline Alliance, превышает сотню.
За основу создания новой спецификации были взяты разработки PLC (PowerLine Communication) и DPL (Digital PowerLine), которые велись ранее, в том числе и в России. За десять лет работы и исследований альянс может похвастаться достойным результатом – технологией, позволяющей передавать данные со скоростью 200 Мбит/с по, казалось бы, безнадежному каналу.
В своей работе оборудование стандарта HomePlug использует метод модуляции сигнала OFDM (Orthogonal Frequency-division Multiplexing), технологии кодирования DBPSK (Differential Binary Phase Shift Keying) или DQPSK (Differential Quadrature Phase Shift Keying), а также шифрование данных алгоритмом DES (Data Encryption Standard). При этом для передачи данных используется диапазон частот 4,5–21 МГц, разделенный на 84 канала. При передаче данных пакеты разбиваются на более мелкие части, и каждая из них передается по отдельному каналу, за счет чего достигается высокая скорость передачи данных. Дойдя до пункта назначения, все части собираются, образуя исходный пакет данных.
Преимущества стандартов HomePlug вполне понятны: купил адаптер, вставил его в розетку, подключил кабелем к сетевому адаптеру компьютера – и ты в сети. Однако имеются и отрицательные стороны: например, необходимость подключения всех адаптеров локальной сети к одной фазе. К ним также относится недостаток топологии «шина» – скорость делится между всеми устройствами сети.
HomePlug 1.0Первая «электрическая» спецификация стандарта HomePlug была разработана и принята уже после года работы альянса – в середине 2001 года.
Данная спецификация описывает следующие правила функционирования локальной сети:
□ в качестве сетевой топологии используется «шина»;
□ максимальная скорость передачи данных составляет 14 Мбит/с;
□ максимальный диаметр сети составляет 100 м (на практике расстояние может составлять более 1000 м, но с более низкой скоростью передачи данных);
□ допускается применение репитеров, что позволяет увеличить расстояния передачи данных до 10 000 м;
□ используются адаптивные механизмы изменения частоты или отключения определенных каналов при обнаружении сильных помех;
□ применяется сервис качества QoS (Quality of Service) с четырьмя уровнями качества доставки;
□ для шифрования данных используется метод DES с 56-битным ключом шифрования.
Как видите, технические характеристики спецификации HomePlug 1.0 достаточно привлекательны, особенно если учесть, что для подключения сети достаточно приобрести PowerLine-адаптер, вставить его в розетку и подключить кабелем к Ethernet-адаптеру стандарта 100Base-TX или ему подобного.
По прошествии небольшого промежутка времени появилась неофициальная версия HomePlug 1.0 с пометкой Turbo, технические характеристики которой повторяли характеристики HomePlug 1.0 с единственным, но значительным отличием: скорость передачи данных была увеличена до 85 Мбит/с. Этот факт, без преувеличения, стал «билетом в жизнь» для HomePlug как стандарта для локальных сетей.
HomePlug AVПринятие в 2005 году спецификации HomePlug AV[4]4
Аббревиатура AV указывает на то, что спецификация ориентирована на работу с аудио-, видеосодержимым в реальном времени.
[Закрыть] стало знаменательным событием, поскольку позволило использовать этот стандарт для работы с большими потоками информации, например с видеопотоком в HD-качестве (HDTV). Если проанализировать данную спецификацию детально, то можно заметить, что при ее разработке были пересмотрены многие подходы, которые применялись при разработке спецификаций HomePlug 1.0 и HomePlug 1.0 Turbo.
Спецификация HomePlug AV имеет следующие возможности:
□ максимальная скорость передачи данных составляет 200 Мбит/с;
□ передача данных ведется в диапазоне частот 2-28 МГц;
□ используется метод доступа к передающей среде CSMA/CA;
□ применяется сервис качества QoS (Quality of Service);
□ для шифрования данных используется технология AES со 128-битным ключом шифрования.
Возможности спецификации HomePlug позволяют создать сеть в небольшом офисе или дома. Скорости такой сети с запасом хватит для выполнения любых поставленных задач, вплоть до изначального предназначения спецификации – передачи аудио– и видеосодержимого высокого разрешения.
Глава 14
Механизмы и особенности управления сетью
□ Операционная система
□ IP-адресация
□ Рабочая группа
□ Доменная структура
□ DNS
□ DHCP
□ Active Directory
□ SSID
Локальная сеть (и проводная, и беспроводная) – сложная структура, к которой относятся многие понятия: топология, среда передачи данных, протоколы передачи данных, оборудование и многое другое. Только организация работы всех этих составных частей позволяется добиться того, для чего, собственно, сеть и предназначена, – передачи данных.
Кроме большого объема работы, который скрыт от пользователя и часто выполняется без его участия на аппаратном уровне, существует и такая часть работы, в которой требуется его вмешательство. Сюда входит настройка операционной системы для работы в сетевом окружении, настройка адресации, выбор варианта подключения к сети, поддержка работы большого количества системных механизмов, делающих возможным использование сетевых сервисов, и многое другое. В данной главе рассмотрим тот необходимый минимум, без которого подключиться к сети и работать в ней, а уже тем более администрировать ее невозможно.
Операционная системаОперационная система – интерфейс между пользователем и аппаратной частью компьютера. От ее возможностей зависит все: качество работы с программами, получение доступа к тем или иным возможностям локальной сети и Интернету, безопасность работы с внешними и локальными источниками данных и многое другое.
На сегодня существует достаточно много операционных систем, предназначенных для разных целей. Некоторые из них созданы для определенных производственных нужд, другие больше ориентированы на решение локальных задач, но подобные системы нас не интересуют. Главный интерес представляют только те операционные системы, которые являются универсальными, то есть рассчитаны не только на локальную работу, но и на работу в сетевом окружении с реальными сетевыми задачами.
Практически все современные операционные системы подходят для работы в локальных сетях, но функциональные возможности операционных систем в этом плане имеют существенные различия. Так, можно выделить серверные и клиентские операционные системы.
Серверные операционные системы ориентированы на то, что их роль в локальной сети будет ведущей, в связи с чем они содержат множество системных механизмов, которые позволяют производить администрирование локальных сетей. С помощью этих механизмов осуществляется управление учетными записями пользователей и устройств сети, настраиваются уровни, полномочия и права доступа к сетевым ресурсам и сервисам, обеспечивается сохранность важных данных и т. д. Если рассматривать продукцию компании Microsoft, то примерами таких операционных систем выступают Windows 2000 Server, Windows Server 2003, Windows Server 2008.
Клиентские операционные системы отличаются от серверных тем, что они лишены административной части управления работой локальной сети, да им это и не нужно. Такие системы не играют особой роли в жизни локальной сети и являются ведомыми, то есть управляются ведущими компьютерами (серверами) с серверной операционной системой. Клиентская операционная система обладает всеми необходимыми механизмами – протоколами, службами и сервисами, которые необходимы для того, чтобы подключиться к локальной сети и получить от нее необходимый уровень обслуживания. Если рассматривать продукты компании Microsoft, то к таким операционным системам можно отнести Windows 98/XP/Vista и самую новую систему – Windows 7.
IP-адресацияIP-адресация – самый важный момент в организации работы любого типа сети, как глобальной, так и локальной. Протокол TCP/IP является универсальным. Он может использоваться практически в любой ситуации, касающейся передачи данных. Так, он является единственным протоколом, который применяется в Интернете. Что касается локальных сетей, то и в них он показал себя с наилучшей стороны. Конечно, для работы локальной сети могут использоваться любые протоколы передачи данных, но если речь идет о Windows-сетях, то без TCP/IP не обойтись.
На сегодня существует две версии протокола TCP/IP: четвертая и шестая, TCP/IPv4 и TCP/IPv6 соответственно. Различие между этими протоколами заключается в разном принципе адресации и, соответственно, в функциональности.
Шестая версия протокола появилась, когда стало понятно, что 32 бит явно недостаточно для того, чтобы обеспечить адресами все устройства, которые в этом нуждаются, и было решено перейти на 128-битную адресацию. Однако внедрение TCP/IPv6 заняло больше времени, чем предполагалось, поэтому сегодня пока используется старая версия протокола, то есть TCP/IPv4. Именно ее мы и будем рассматривать далее.
В основе работы протокола TCP/IPv4 лежит принцип использования уникального идентификатора устройства, в качестве которого применяется IP-адрес – 32-битный набор из четырех десятичных цифр, разделенных точкой, например 192.168.1.2. Почему именно в таком виде? Каждая группа имеет свое предназначение и определение. При этом все вместе они позволяют идентифицировать данный узел, определить, к какой сети и подсети он относится, и сделать на основании этого необходимые выводы.
Таким образом, под адресацию отводится диапазон адресов 0.0.0.0–255.255.255.255. Если подсчитать, то получается примерно 4 млрд адресов (2554) – не так много, как кажется. Кроме того, не все адреса из этого диапазона адресов доступны для использования. Существуют адреса и даже диапазоны адресов специального применения, которые либо зарезервированы, либо имеют конкретное назначение. К таким, например, относятся адреса 0.0.0.0 (адрес узла владельца передаваемого пакета данных), 127.0.0.1 («закольцованный» адрес, позволяющий производить локальную отладку процессов), 255.255.255.255 (для широковещательной передачи данных) и др.
Ключевым понятием в IP-адресации является класс сети, который влияет на сам принцип адресации и выдачи адресов в использование. Различают три основных класса сети, которые однозначно идентифицируются первым числом в группе чисел IP-адреса, то есть первым байтом адреса. В табл. 14.1 показано, как распределяются адреса в зависимости от класса сети.
Таблица 14.1. Принцип адресации в сетях различных классов
Класс сети определяет ее значимость в общей структуре, а также способ определения адреса подсети, адреса узла и количества компьютеров, которое она может обслуживать.
Изначально протокол TCP/IP предназначался для нужд Интернета, но в силу своей универсальности стал применяться и в локальных сетях. В связи с этим был разработан механизм раздачи адресов, главным действующим лицом в котором стала организация InterNIC (Internet’s Network Information Center). Со временем, когда контроль над выдачей IP-адресов слишком усложнился, большая часть контроля была возложена на основных провайдеров – владельцев IP-адресов сети класса А.
С процессом IP-адресации тесно связаны понятия классовой и бесклассовой адресации.
Классовая адресация основана на принципе определения класса сети с помощью метода, приведенного выше. Но практика показала, что данный способ адресации слишком неэффективный и приводит к быстрому истощению запасов свободных IP-адресов. Причиной тому стало очень быстрое появление локальных сетей различных типов, как больших, так и малых.
Для примера рассмотрим адреса, приведенные в таблице.
□ 101.2.14.192. Данный адрес означает следующее: узел принадлежит сети класса А, адрес подсети – 101, адрес узла – 0.2.14.192, под адресацию отводится 3 байта, максимальное количество узлов – 16 777 214;
□ 150.2.2.1. Данный адрес означает следующее: узел принадлежит сети класса В, адрес подсети – 150.2, адрес узла – 0.0.2.1, под адресацию отводится 2 байта, максимальное количество узлов – 65 534;
□ 192.168.2.1. Данный адрес означает следующее: узел принадлежит сети класса С, адрес подсети – 192.168.2, адрес узла – 0.0.0.1, под адресацию отводится 1 байт, максимальное количество узлов – 254.
Предположим, мы имеем дело с малой сетью, в состав которой входит 20 компьютеров. Следуя принципу классовой адресации, наша локальная сеть принадлежит к классу С. Это означает, что ей необходимо выделить 254 IP-адреса, из которых реально задействованы будут только 20 IP-адресов, а 234 адреса останутся незадействованными. В случае с одной сетью это не приведет к каким-либо негативным результатам, но если взять тысячу подобных сетей, то в воздухе «зависнет» почти 23,5 тысячи адресов. Подобное расточительство недопустимо, поэтому решено было использовать другой способ адресации.
Бесклассовая адресация для адресации узлов использует несколько другой, более рациональный способ выдачи адресов, который позволяет применять ровно столько адресов, сколько нужно для нужд сети.
Суть данного способа адресации состоит в следующем. Параллельно с 32-битным IP-адресом используется 32-битная маска подсети, которая также состоит из четырех чисел, разделенных точкой, но на этом сходство с IP-адресом заканчивается.
Применение маски базируется на следующем правиле: если рассматривать двоичное представление маски, то на месте адреса узла всегда стоят нули, на месте номера сети – единицы. Пример работы маски подсети приведен в табл. 14.2.
Таблица 14.2. Пример классового и бесклассового способа адресации
Как видите, бесклассовый способ адресации позволяет производить адресацию более гибко, а главное – гораздо экономнее. Главное средство управления адресацией в этом случае – маска подсети. Именно с помощью маски подсети вы можете разбивать локальную сеть на сегменты, используя при этом единственный IP-адрес, который вам выделен. Как это сделать и сколько компьютеров такая сеть сможет обслуживать? Это очень просто выяснить, используя правило маски: единицы стоят там, где указан номер подсети, то есть в нашем случае – сегмента.
На практике это выглядит следующим образом.
Предположим, имеется IP-адрес 129.64.134.5 и локальная сеть из 3 сегментов.
Согласно правилу маски для нумерации сегментов нам придется использовать 2 бита из восьми доступных (00 – первый сегмент, 01 – второй сегмент, 10 – третий сегмент, 11 – не используется). Это означает, что маска подсети будет иметь вид 11111111.11111111.11111111.11000000, а в десятичном представлении – 255.255.255.192.
Теперь несложно подсчитать, что 6 бит, которые остались для нумерации компьютеров сети, составят 64 IP-адреса (2 в степени 6), из которых два адреса окажутся недоступны для использования в силу правил резервирования. Таким образом, получается, что в сети с четырьмя сегментами смогут работать только 62 устройства.
Если следовать данной логике, то становиться понятно, что использование большого количества сегментов очень быстро уменьшает количество адресов для нумерации компьютеров, поэтом злоупотреблять этим не стоит.
На практике почти все локальные сети небольшого размера используют маску подсети 255.255.255.0, что позволяет использовать для адресации узлов адреса из диапазона 192.168.1.1–192.168.1.254.
Рабочая группаОсновное предназначение локальной сети – использование общих ресурсов разного типа: файлов, принтеров и сканеров, хранилищ данных, Интернета и т. д. При этом основная задача – дать пользователю ровно столько, сколько ему нужно, и только то, что он может иметь. В противном случае можно получить хаотичную структуру, в которой каждый делает все, что ему захочется. Чтобы такого не произошло, существуют определенные механизмы, контролирующие предоставляемый доступ. Одним из таких механизмов является рабочая группа.
Рабочая группа – это сообщество компьютеров и других устройств, у которого имеются свои правила использования ресурсов. Они основаны на правах доступа, которые определяют сами обладатели ресурсов. Компьютеры, входящие в состав рабочей группы, получают определенное положение. Оно выражается в уровне доверия, которое предоставляется этим компьютерам.
Количество рабочих групп зависит только от потребностей сети и пользователей, которые ее формируют. Компьютеры соседствующих рабочих групп могут получать доступ к ресурсам компьютеров «чужой» рабочей группы. Однако в этом случае уровень доверия к компьютерам будет совсем другим, чем к компьютерам из одной рабочей группы.
Использование рабочей группы имеет преимущества, однозначно влияющие на ее выбор:
□ не нужно тратиться на покупку дополнительного оборудования;
□ нет необходимости в дополнительном программном обеспечении;
□ в большинстве случаев не требуется наличие системного администратора, следящего за порядком в локальной сети.
Кроме всего прочего, каждый конкретный пользователь является «сам себе администратором», и только он решает, предоставлять общий доступ к своим ресурсам или нет.
Естественно, у использования рабочих групп есть и недостатки:
□ практически полностью отсутствует административный контроль;
□ при большом количестве компьютеров усложняется обслуживание сети;
□ тяжело следить за работоспособностью клиентских компьютеров;
□ отсутствуют механизмы централизованного архивирования важных данных.
Поддержка рабочих групп имеется во всех клиентских операционных системах, поэтому вы сами решаете, когда, как и сколько вы хотите находиться в той или иной рабочей группе.
Рабочие группы чаще всего используются в локальных сетях небольших офисов и в «домашних» локальних сетях. Основная причина этого – экономия денежных средств, которая заставляет отказаться от управляющих компьютеров. Однако рабочая группа более чем из 24 компьютеров – это парадокс.
Если же речь идет о локальной сети достаточно большой организации, то в этом случае гораздо разумнее будет использовать другой механизм – доменную структуру.
