Глобальные вычислительные сети

Глобальные вычислительные сети (ГВС) позволяют передавать данные между компьютерами без ограничения расстояния. Такие сети могут строиться путем объединения ЛВС или соединения отдельных компьютеров с помощью общедоступных каналов связи.

Глобальные вычислительные сети являются технологическим фундаментом будущей глобальной экономики, основанной на широкой доступности информационных источников. Уже сейчас ГВС позволяют использовать такие новые формы труда, как телеработа. В настоящее время в США телеработой занято около 16 млн человек, а в странах ЕС — 4 млн человек. Предполагается, что к 2025 г. в развитых странах по такой форме будут работать 25% работников.

Глобальная вычислительная сеть может быть построена путем объединения нескольких локальных сетей или путем подключения внешних либо, как их часто называют, удаленных (далеко расположенных) компьютеров. Такие сети будут являться закрытыми, так как перечень подключаемых объектов будет ограничен.

Общедоступная ГВС обеспечивает возможность использования ресурсов сети любым количеством пользователей, знающих параметры подключения. Как правило, общедоступные ГВС являются коммерческими. Принцип организации общедоступной ГВС приведен на рис. 3.14.

Рис. 3.14. Принцип организации общедоступной глобальной вычислительной сети.

На настоящий момент наиболее популярной общедоступной ГВС является Internet. Internet предоставляет глобальный доступ к информации и ресурсам, которые могут быть распределены по всему миру. Сеть Internet основана на технологии World Wide Web («Всемирная паутина»), информация в которой представлена в виде гипертекста.

Информация в Internet предоставляется веб-серверами, которые работают на региональных узлах или компьютерах пользователей. Каждый сервер имеет свою начальную страницу, которую пользователь видит, как только соединяется с сервером. Компьютеры в Internet различаются по именам и по адресам. Адрес — это 32-битовый номер, обычно представляемый как последовательность четырех десятичных чисел, разделенных точкой (например, 172.18.1.10). Для удобства обращения к веб-серверам адреса можно заменять именами (например, www.ford.com). Полный формат имени называется унифицированным указателем ресурсов (uniform resource locator — URL) и включает формат передачи данных и путь к файлу с требуемой веб-страницей. В случае с последним примером это будет http://www.ford.com/home.html.

Созданная в конце 1960;х гг. сеть Internet первоначально имела военное значение, но затем стала широко использоваться и в гражданских целях, в том числе в коммерческой деятельности. Помимо доступа к вебстраницам в Internet поддерживаются электронная почта, телеконференции, возможность передачи факсов и телетайпограмм, различные системы поиска информации, системы электронной торговли и т. п.

В настоящее время в Internet работает более 5 млн веб-серверов, содержащих более 500 млн страниц различной информации.

На рис. 3.15 приведена классификация ресурсов Internet, которые могут быть использованы в коммерческой деятельности перевозчика.

Рис. 3.15. Информационные ресурсы Internet для автоперевозчиков.

Доступ к Internet осуществляется через провайдера услуг Internet и может осуществляться как с отдельного компьютера, так и с компьютеров в локальной сети. В пределах локальной сети использование технологий World Wide Web называется intranet.

Для выполнения специфической коммерческой деятельности существуют специальные ГВС.

Например, самой известной ГВС для выполнения финансовых операций является SWIFT (Society for Worldwide Interbank Financial Telecommunications — Общество всемирных межбанковских финансовых телекоммуникаций), которая имеет более 6 тыс. акционеров в 155 странах мира.

Сеть SWIFT позволяет выполнять безбумажные финансовые операции, минимизировать типовые банковские риски (потери документов, ошибки в адресации и т. п.) и ускорять обмен информацией между банками. Основу системы составляют три процессинговых центра, которые регулируют поток поступающей информации.

Среди ГВС, специально предназначенных для управления транспортными операциями, наиболее известна сеть BIMCOM (Baltic International Maritime Communications), которая функционирует с 1990 г. Учредителями сети являются организация «В1МСОМ», ряд крупных судоходных компаний и телекоммуникационных фирм. В настоящее время BIMCOM объединяет более 300 судовых компаний, контролирующих 60% детвейта мирового флота. Основная задача сети — обеспечение надежного обмена информацией между морскими пользователями, предложение более удобного и дешевого способа доставки информации любому пользователю сети или абоненту телексной, факсимильной сети и сети электронной почты. После регистрации в сети пользователь получает электронный почтовый ящик с уникальным именем, собственный телексный номер, может передавать и принимать информацию от любого пользователя сети, например от фрахтовых компаний или судовых брокеров.

Сеть BIMCOM обеспечивает интерфейс с большинством программных пакетов судовых брокеров, таких как FISYS, STRATEGIC и т. д., для обеспечения эффективной многоадресной передачи телексов, факсов, электронной почты с использованием брокерских баз данных. BIMCOM обеспечивает доступ к БД, которые содержат постоянно обновляемую информацию о ценах на фрахт, топливо, техническую поддержку судов, портовую и таможенную информацию, морские новости и пр. Действует доска «электронных объявлений» по всем направлениям деятельности морской индустрии.

Необходимость обмена данными между компьютерами и удаленными терминалами привела много лет назад к использованию телефонных сетей для передачи данных. Поскольку большинство телефонных линий предназначено для передачи аналоговых сигналов (голоса), для их использования в компьютерных системах необходимо преобразовывать цифровой сигнал в аналоговый.

Модем — это устройство, которое МОДулирует цифровой сигнал, преобразуя его в аналоговый на передающем компьютере, и ДЕМодулирует его на приемном. Как правило, модем принимает последовательность импульсов (цифровых сигналов), поступающих от компьютера, и в соответствии с порядком их следования модулирует один из параметров (амплитуду, частоту или фазу) аналогового сигнала (несущей частоты) в телефонной линии. Модем, находящийся на приемной стороне, выполняет обратное преобразование. Первые модемы использовались главным образом для обмена многопользовательского компьютера (хост-компьютера) с многочисленными терминалами ввода-вывода данных. Несколько позднее модемы начали применять для обмена данными между отдельными (персональными) компьютерами и вычислительными сетями. Росла интенсивность обмена, росли требования к скорости передачи данных (за прошедшие несколько десятков лет она возросла с 300 до 57 600 бит/с). В настоящее время модемы служат для решения широкого класса задач (обмен сообщениями электронной и голосовой почты, факсимильная связь, подключение кассовых терминалов, банкоматов и другого оборудования, объединение локальных сетей, коммерческие информационные системы, а также доступ в глобальную сеть Internet).

Организация соединения между двумя модемами включает в себя процесс согласования параметров передающей и принимающей сторон {handshaking), заключающийся в передаче специальных сигналов, позволяющих установить оптимальные параметры для каждого из модемов. При этом для достижения максимально устойчивого соединения могут использоваться специальные методы согласования. Так, метод FallBack (снижение скорости обмена данными) используется для установления приемлемых для обоих модемов скоростей обмена. В ходе установления соединения модем — инициатор связи (при работе с Internet — модем пользователя) пытается установить соединение на максимальной скорости с использованием наилучшей схемы сжатия данных и контроля ошибок. Если модем вашего провайдера Internet не подтверждает возможность работы на такой скорости или с такими режимами комнрессии/контроля ошибок, модем пользователя постепенно снижает скорость обмена данными, переходит к более простой схеме компрессии/контроля ошибок или разрывает соединение и пытается установить его повторно.

Для того чтобы два устройства могли обмениваться данными один с другим, используется общий протокол. Каждый из используемых в модеме протоколов описывает жестко заданную последовательность его действий при решении какой-либо конкретной задачи (обнаружение ошибок, компрессия данных, шифрование и т. д.). Стандарты протоколов для модемов разрабатывались годами и публиковались как серия рекомендаций, помеченных общим префиксом «V» (V.32,V.42, V.42bis).

По способу передачи модемы делятся на такие виды: симплексный — когда передача данных возможна только в одном направлении; полудуплексный — если данные передаются попеременно в обоих направлениях; дуплексный — когда обеспечивается одновременная передача данных в обоих направлениях; голосовой — если одновременно с передачей данных может обеспечиваться обычный телефонный разговор.

При организации временного соединения между компьютерами с помощью модема можно использовать обычную телефонную линию (коммутируемое соединение). Для постоянной связи с гарантированно высоким качеством необходима выделенная линия.

В последнее время в телефонной связи все шире используются цифровые технологии передачи сигналов, что обеспечивает повышение качества и расширение спектра услуг.

Технология ISDN (Integrated Services Digital Network — цифровая сеть с интегрированными услугами) представляет собой развитие существующей телефонной сети, заменяя последний участок от телефонной станции до абонента, где сигнал проходит в аналоговой форме, на цифровой. Существует два основных типа доступа ISDN:

• 1) базовый доступ — обеспечивает более эффективное использование одной медной пары; в этом случае на участке от автоматической телефонной станции (АТС) до абонента организуется цифровой тракт с двумя информационными (64 Кбит/с) и одним служебным каналаом (оба информационных канала могут использоваться независимо как для передачи данных, так и для телефонных переговоров);
• 2) расширенный доступ — может использоваться при применении цифровых офисных АТС, позволяя иметь до 30 каналов связи со скоростью передачи данных 2 Мбит/с.

К преимуществам ISDN можно отнести следующие возможности: организацию скоростных коммутируемых соединений, существующих только в момент передачи данных; совместимость с телефонными сетями общего пользования; организацию высокоскоростного доступа к услугам Internet; организацию видеоконференций.

Для подключения ISDN к компьютеру необходим специальный терминальный адаптер (модем ISDN), стоимость которого немногим выше стоимости обычного модема. Локальные сети подключаются к линиям ISDN с помощью маршрутизаторов, поддерживающих работу с ISDN.

Технология DSL (Digital Subscriber Line — цифровая абонентская линия) позволяет передавать данные со скоростью до 8 Мбит/с по обычным телефонным линиям. Для использования этой технологии по обеим сторонам существующей телефонной линии устанавливаются специальные модемы DSL: один — на телефонной станции, другой — в офисе, после чего к офисному блоку подключается телефон (для параллельной передачи речи) и сетевая плата Ethernet. Модемы DSL по сравнению с обычными модемами используют более широкий спектр частот, и поэтому передача данных происходит примерно в 200 раз быстрее.

На практике чаще всего используется вариант технологии DSL — ADSL, который реализует асимметричную передачу данных от телефонной станции к абоненту со скоростью 9 Мбит/с, а в обратном направлении — 1 Мбит/с. В этом случае длина телефонной линии может достигать 5 км, по сравнению с 3 км для DSL.

Для использования спутникового канала связи самой развитой является система DirectPC. В этой системе передача данных осуществляется через геостационарный спутник Eutelsat II. Сигнал спутника на клиентской стороне принимает спутниковая антенна диаметром 2 м. Антенна соединяется коаксиальным кабелем со специальным адаптером DirectPC, устанавливаемым в разъем компьютера.

Система DirectPC асимметрична: пользователь запрашивает требуемый адрес Internet с помощью обычного модема через провайдера; запрос поступает в операционный центр DirectPC, который выполняет обращение к нужному серверу, получает по нему данные и посылает их через спутник пользователю со скоростью от 200 до 800 Кбит/с.

Основными недостатками системы DirectPC являются необходимость участия нескольких организаций, длительное время отклика и высокая стоимость передачи информации через спутниковый канал.

Организация доступа к ГВС с помощью радиосвязи становится все более популярной в связи со следующими основными причинами: отсутствует необходимость в соединении каждого пользователя с кабелем ГВС, что существенно ускоряет время подключения нового абонента; отсутствует необходимость оплачивать аренду выделенной линии связи; надежность радиоканала намного выше, чем у телефонных линий.