12
Второй метод маркерного доступа подразумевает, что пакет или маркер
перемещается по логическому кольцу, переходя от одной рабочей станции к
другой рабочей станции, пока его не получит та рабочая станция, которая
хочет передать данные [21]. Метод передачи маркера распространен в сетях с
топологией шина, звезда и кольцо. Он относится к классу селективных
методов: приоритет на передачу данных рабочие станции получают в
определенном порядке, который задается с помощью маркера,
представляющего собой определенную последовательность бит информации
(уникальный кадр). Магистральные сети, применяющие этот метод, называют
сетями типа «маркерная шина», а кольцевые сети – сетями типа «маркерное
кольцо».
В сетях типа «маркерная шина» доступ предоставляется непрерывно
передвигающимся маркером (управляющий кадр), который предоставляет
рабочим станциям право на передачу данных [24]. В этом маркере содержится
адресное поле, в котором записывается адрес рабочей станции, получившей
право доступа на передачу данных. Рабочая станция, получившая маркер со
своим адресом, имеет приоритетное право на передачу данных по сети. После
передачи кадра станция направляет маркер рабочей станции, которая является
следующей по установленному порядку владения правом на передачу данных.
Рабочие станции получают маркер в циклической последовательности, то есть
право на передачу данных переходит к следующей рабочей станции по
направлению кольца. В поле передаваемого кадра содержится адрес рабочей
станции, которая имеет приоритет на передачу данных и получить этот кадр
может только указанная в адресе рабочая станция. Протокол типа «маркерное
кольцо» используется в сетях с топологией «кольцо», которая относится к
типу сетей с последовательной конфигурацией, где режим
широковещательной работы не предусмотрен. В таких сетях сигналы
распространяются через рабочие станции. В отличие от сетей с топологией
13
«шина», где рабочие станции передают или принимают и отказ не влияет на
передачу данных к другим рабочим станциям, в топологии «кольцо» при
передаче данных все рабочие станции играют активную роль, поскольку им
приходится передавать, анализировать и модифицировать приходящие
сигналы.
Маркер не имеет адреса в протоколе «маркерное кольцо» [37]. Он
записывается в поле занятости, которое может принимать два значения –
свободный или занятый. Свободный маркер циркулирует по кольцу в одном
направлении, если ни одна из рабочих станций сети не имеет данных для
передачи. В каждой рабочей станции маркер задерживается на время. Рабочая
станция, готовая к передаче получает свободный маркер, меняет его состояние
на «занятый» и передает его дальше по кольцу, добавляя к нему кадр. Занятый
маркер вместе с кадром совершает полный оборот по кольцу и возвращается к
рабочей станции - отправителю. По пути рабочая станция - получатель
снимает копию с кадра, убедившись по адресной части кадра, что маркер
адресован ей [32]. Изменение состояния маркера на свободный происходит
после получения той рабочей станцией, которая изменила его на занятый.
После возвращения маркера с кадром данных к рабочей станции-отправителю
кадр удаляется из кольца и статус маркера меняется на свободный.
1.1.3. Централизованные и одноранговые ЛВС
Централизованные и одноранговые ЛВС обладают определенными
характеристиками и областью применения.
Централизованная сеть как правило характеризуется выделенным
сервером, который управляет ресурсами в сети, выполняя роль главного
компьютера для остальных рабочих станций [26]. Так же сервер предоставляет
ряд определенных услуг для рабочих станций, например, доступ к файлам,
принтерам, базам данных, почте.
14
Преимущества централизованной сети:
• система защиты данных;
• высокая обработка данных;
• простота в управлении и настройке;
Недостатки централизованной сети:
• стоимость напрямую зависит от целей, под которые выделяется
сервер;
• скорость обработки данных зависит от конфигурации сервера;
• количество рабочих станций напрямую влияет на загруженность сети;
• меньшая гибкость по сравнению с одноранговой сетью.
В одноранговых сетях нет выделенного сервера, в качестве сервера в
этой сети может выступать любая из рабочих станций [25]. В такой локально
вычислительной сети все рабочие станции обладают одинаковыми правами,
если это не ограничено на каких-то из рабочих станций, поэтому каждая
рабочая станция может самостоятельно инициировать операции, обращаться
к другим рабочим станциям сети и так же обеспечивать различные услуги.
Преимущества одноранговых сетей:
• низкая стоимость;
• высокая отказоустойчивость.
Недостатки одноранговых сетей:
• эффективность работы сети напрямую зависит от количества станций,
наиболее эффективна при одновременной работе не более 10 рабочих станций;
• слабая защита информации;
• сложность при стандартизации программного обеспечения и
обновлений на рабочих станциях [22].
В современных локально вычислительных сетях в основном
используются смешанные топологии сетей, в которых могут применяться
разные методы доступа [13]. Но практически везде используются
15
централизованные сети, поскольку во многих компаниях большой штат
сотрудников, а централизованная управляемость позволяет эффективно
обслуживать такие сети.
1.1.4. Технология Ethernet
Ethernet — одна из наиболее применяемых технологий в локальных
сетей, при этом наибольшее применение эта технология получает в
региональных и глобальных. Фо
рматы и
разме
ры ф
реймов Ethernet остаются
прежними, поскольку развивается технология д
р
угими п
утями. Основные
стандарты технологии Ethernet (таблица 1).
Таблица 1 - Технологии Ethernet
Технология
Ско
рость
(Мбит/с)
Режим пе
редачи данных
Год
станда
ртизации
Ethernet
10
Пол
удуплексный и
полнод
уплексный
1980
Fast Ethernet
100
Пол
удуплексный и
полнод
уплексный
1995
Gigabit Ethernet
1000
Пол
удуплексный и
полнод
уплексный
1998
10-Gigabit Ethernet
10 000
Пол
удуплексный и
полнод
уплексный
2002
Преимуществами сетей Ethernet является детальная п
ро
работанность
технологии, большой опыт п
рактической экспл
уатации сетей с технологией
Ethernet, недорогое обо
р
удование. К недостаткам относятся —
разделяемый
дост
уп к с
реде пе
редачи, который ограничивает масштаби
р
уемость.
Для
улучшения п
роп
ускной способности в сетях была
раз
работана технология
комм
ути
р
уемого Ethernet с
разделяемым дост
упом. Эта технология
применяется в след
ующих ва
риантах - 10 Мбит/с, 100 Мбит/с,1 Гбит/с и 10
Гбит/с.
16
Технология Gigabit Ethernet является последующим развитием
станда
ртов 802.3 для сетей Ethernet с п
роп
ускной способностью 10 и 100
Мбит/с. Основная задача Gigabit Ethernet заключается в значительном
повышении ско
рости пе
редачи данных при этом продолжая обеспечивать
совместимость с
уже
установленными сетями на базе технологий Ethernet.
Важно обеспечивать возможность пе
редачи данных межд
у
сегментами,
работающих на
разных ско
ростях, что, в свою очередь, позволило
бы
уп
ростить сетевую а
рхитект
у
р
у, п
рименяющихся в больших
п
ромышленных сетях.
П
ри
раз
работке технологии Gigabit Ethernet ставились след
ующие
задачи :
увеличить ско
рости пе
редачи данных до 1 Гбит/с;
использовать фо
рмат кад
ра Ethernet 802.3;
функционал технологии должен соответствовать т
ребованиям
станда
рта 802;
технология должна обеспечивать взаимодействие межд
у сетями с
разными ско
ростями (10, 100 и 1000 Мбит/с);
размер кадра должен остаться прежним согласно существующему
стандарту;
поддерживать полудуплексный и полнодуплексный режимы работы;
подде
рживать топологию "звезда".
для домена коллизий применять метод доступа CSMA/CD с
поддержкой как минимум одного повторителя;
подде
рживать спецификации ANSI Fibre Channel FC-1 и FC-0
(оптоволоконный кабель) и медный кабель (если возможно);
п
редоставить семейство спецификаций физического
у
ровня для
обеспечения поддержки каналов длиною не менее :
многомодовый оптоволоконный кабель - 500 метров;
17
медный провод - 25 мет
ров;
одномодовый оптоволоконный кабель - 3000 мет
ров;
оп
ределить методы конт
роля потока.
станда
ртизи
ровать инте
рфейс GMII ( Gigabit Ethernet Media
Independent Interface ).
Станда
рт 10-Gigabit Ethernet обеспечивает сохранность стандарта
протокола MAC, сохраняет фо
рмат Ethernet-пакетов 802.3 и сохраняет
диапазон доп
устимого
разме
ра пакетов. Это позволяет устройствам,
работающим по новому стандарту взаимодействовать с оборудованием
ранних версий Ethernet.
Таким образом сети, в которых применяется стандарт 10-Gigabit Ethernet
отличаются от ранних версий вохросшей скоростью передачи данных в сетях.
Кроме этого транспорт в таких сетях реализуется только в дуплексном
режиме, что позволило отказаться от п
ротокола CSMA/CD, кото
рый
ограничивал п
роизводительность сетей Ethernet. Еще одним отличием от
предыдущих версий является преимуществоенное использование волоконно-
оптических соединений в них.
Физический уровень (PHY – Physical Layer) архитектуры Ethernet
делится на два подуровня: подуровень, зависящий от среды (PMD - Physical
Media Dependent layer) и кодирующий подуровень (PCS - Physical Coding
Sublayer) [23]. В спецификации 802.3ae оп
ределено два физических
инте
рфейса: для глобальных (WAN PHY) и локальных (LAN PHY) сетей. Оба
этих интерфейса поддерживают одинаковые длины соединений, так как оба
используют подуровень PMD. Отличие между этими двумя физическими
интерфейсами существует только на уровне кодирования. Основное
назначение физического интерфейса локальных сетей (LAN PHY) является
увеличение прпоускной способности гигабитный сетей типа Ethernet.
Подразумевается, что в дальнейшем данный интерфейс будет применяться в
18
коммутируемых оптических средах, которые подключаются к глобальным
магистралям.
Основной особенностью в новом стандарте является возможность
оборудования 10-Gigabit Ethernet поддерживать работу с сетями SONET/SDH,
что позволяет обеспечивать передачу пакетов Ethernet по каналам
SONET/SDH с высокой эффективностью [4].
Таким образом распространение технологии Ethernet в городских
распределенных сетях будет распространятся и на глобальные сети.
В последней версии стандарта существует пять интерфейсов, зависящих
от среды – три интефрейса для использования одномодового волокна и два –
для многомодового волокна. В локальных сетях в основном используется
интерфейс спект
рального м
ультиплекси
рования (WWDM - Wide Wavelength
Division Multiplexing) на длине волны 1310 нм [31]. Для локальных сетей при
этом применяется многомодовое волокно (62,5/125 мкм), а длина соединений
составялет до 300 м, что является довольно высоким показателем для
локальных сетей типа Ethernet. Во втором интерфейсе используется
многомодовое волокно 50/125 мкм, которое является менее популярным [27].
При использованного данного волокна рабочая длина волны может составлять
до 850 мкм. Этот интерфейс остался в окончательеной версии стандарта с
экономической точки зрения, поскольку он позволяет реализовать недорогой
вариант для соединейний между серверами.
Остальные интерфейсы предполагалось использовать в магистральных
городских и глобальнымх сетях, так как максимальная длина сединений в них
была доведена до 40 км [28].
10-Gigabit Ethernet явялется идеальной топологией для объединения
локальных (LAN), го
родских/
региональных (MAN) и глобальных (WAN)
сетей, позволяющей увеличивать пропускную способность в локальной сети
до 10 000 Мбит/с.
19
1.1.5. Технология удаленного доступа
Удаленный доступ – достаточно широкое понятие, включающее
разнообразные типы и всевозмодные варианты взаимодействия оборудования,
рабочих станций, приложений и сетей. Насчитывается множество мхем по
взаимодействию, которые называют удаленным доступом, но для всех для них
характерно использование глобальных сетей и каналов при работе. Для
удаленного доступа с одной стороны находится центральная сеть или
центральная рабочая станция, а с друго стороны терминал для удаленного
доступа, рабочая станция или сеть, которым необходимо получить доступ к
ресурсам центральной сети. В современных средствах для удаленного доступа
немаловажным является возможность масштабируемости и поддержки
большого числа удаленных клиентов.
Предъявляемые требования в службе удаленного доступа:
быстрый и простой способ для обращения к данным и сетевым
ресурсам;
предоставление единой инфраструктуры для общего доступа к
ресурсам, их хранения и публикации;
простая и оперативная возможность для поиска данных в сети;
достоверность получаемой информации и быстрый доступ к
данным.
Служба удаленных рабочих столов (RDP – Remote Desktop Protocol)
была создана компанией Microsoft для получения удаленного доступа к
рабочим станциям и серверам с операционной системой Windows. Протокол
RDP предусмотрен для использование ресурсов мощной рабочей станции или
сервера многими менее производительными рабочими станциями. Впервые
сервер терминалов (версия 4.0) появился в 1998 году в составе Windows NT
4.0 Terminal Server, на момент написания работы последней версией
терминального сервера является версия 8.1, включенная в дистрибутивы
20
Windows 2012 Server и Windows 8.1. В настоящее время сужба удаленных
рабочих столов является основным протколом, который используется для
получения удаленного доступа в операционных системах семейства Windows,
а клиентские приложения существуют также и для Linux, FreeBSD, MacOS X.
Протокол RDP имеет два режима использования:
Remote administration mode – режим администрирования;
Terminal Server mode – режим доступа к серверу
приложений.
RDP в режиме администрирования используется всеми современными
операционными системами Microsoft. В данном режиме серверные
операционные системы Windows поддерживают два одновременных
подключения и один локальный вход в систему, а клиентские только
локальный или удаленный [29]. Для получения доступа через удаленный
рабочий стол на клиентских рабочих станциях необходимо включать данную
возможность в свойствах рабочей станции.
Режим доступа к серверу приложений доступен только в серверных
версиях Windows. Число удаленных подключений в этом режиме
неограниченно, но на сервере в этом случае необходимо настроить сервер
лицензий и необходима его активация. При этом сервер лицензий может
находиться на сервере терминалов или на отдельной рабочей станции.
Предоставление удаленного доступа к серверу терминалов осуществляется
только после установки соответствующих лицензий на сервере лицензий.
Для использования кластера терминальных серверов и балансировки
нагрузки между серверами потребуется установленный специализированный
сервер подключений (Session Directory Service). Такой сервер может
индексировать сессии пользователей, позволяя им осуществлять вход на
сервер, а также осуществлять повторный вход на сервера, работающие в
распределенной среде.
21
Еще одним способом для подключения через удаленный рабочий стол
является использование виртуальной частной сети (VPN – Virtual Private
Network). При данном способе на рабочую станцию устанавливается VPN-
агент, который реализует протокол подключения через VPN [38]. VPN-агент
шифрует исходящие данные и расшифровывает входящие данные, следит за
целостностью информации с помощью электронной цифровой подписи или с
помощью криптографической контрольной суммы, которая использует ключ
шифрования. VPN-агент работает с пакетами протокола IP, так как вся
информация, передаваемая через интернет, состоит из пакетов протокола IP.
Принцип работы VPN-агента:
по IP-адресу получаетеля определяется необходимый для защиты
алгоритм шифрования (из поддерживаемых) пакета и ключи или
электронную цифорвая подпись (информация не отправляется,
если в агенте нет такого получателя);
добавляет в пакет электронную цифровую подпись отправителя
или алгоритм шифрования и ключ;
пакет шифруется (пакет шифруется целиком вместе с заголовком);
производит инкапсуляцию пакета, где формируется новый
заголовок с указанием адреса VPN-агента получателя.
После пакет отправляется получателю уже в зашифрованном виде.
При получение пакета получателем VPN-агент выполняет обратные
действия:
VPN-агент проверяет сведения в заголовке об отправителе (если
отправителя нет в списке разрешенных или заголовок поврежден
– пакет отбрасывается);
из настроек выбирается электронная цифровая подпись или
алгоритм шифрования с ключом;