Удаленный доступ через телефонную сеть

Для того чтобы получить доступ в Интернет или корпоративную сеть через теле­фонную сеть, модем пользователя должен выполнить вызов по одному из номе­ров, присвоенному модемам, находящимся на сервере удаленного доступа. После установления соединения между модемами в телефонной сети образуется канал с полосой пропускания около 4 кГц. Точное значение имеющейся в распоряже­нии модемов полосы зависит от типа телефонных коммутаторов на пути от мо­дема пользователя до модема RAS и от поддерживаемых ими сигнальных про­токолов. В любом случае эта полоса не превышает 4 кГц, что принципиально ограничивает скорость передачи данных модемом.

Наивысшим достижением современных модемов на канале тональной частоты является дос­тижение скорости в Кбит/с, если на пути следования информации приходилось выпол­нять аналого-цифровоет/реобразоааше, и56 Кбит/с, если преобразование было ффро* аналоговым* Такая асимметрия связана с тем, что аналого-цифровое преобразованиевно- сит существенно более значительные искажения в передаваемые дискретные данные, чем цифро-аналоговое..,,... <. • ••.,

Очевидно, что такие скорости нельзя назвать приемлемыми для большинства современных приложений, которые широко используют графику и другие муль­тимедийные формы представления данных.

Модемы RAS обычно устанавливаются в точке присутствия поставщика услуг, при этом, естественно, совсем не обязательно, чтобы это был тот же самый по­ставщик услуг, который обеспечивает доступ данному удаленному пользовате­лю. В 80-е годы и в первой половине 90-х, когда Интернет еще не был столь по­пулярен, многие крупные корпорации самостоятельно обеспечивали удаленный доступ для своих сотрудников. В этом случае сервер удаленного доступа уста­навливался в ближайшей к локальной сети штаб-квартиры корпорации точке при­сутствия или же в помещении самой штаб-квартиры. Сотрудники корпорации, работающие дома или же находящиеся в командировке, присоединяли свои мо­демы к локальному поставщику услуг и звонили на модем сервера удаленного доступа корпорации. Иногда это был и международный звонок, если сотрудник находился в командировке в другой стране. Компьютерный трафик проходил ос­новную часть пути по телефонной сети, и стоимость такого доступа зависела от расстояния, что характерно для телефонных сетей.

Сегодня Интернет позволяет использовать телефонную сеть гораздо более эко­номичным способом. Она нужна теперь не для соединения с RAS предприятия, а для соединения с RAS поставщика услуг Интернета. Если же целью пользова­теля является доступ не в Интернет, а в корпоративную сеть, то он задействует Интернет как промежуточную сеть, которая ведет к корпоративной сети (также подключенной к Интернету). Поскольку плата за доступ в Интернет не зависит от расстояния до узла назначения, удаленный доступ к ресурсам корпорации стал сегодня намного дешевле даже с учетом оплаты за локальный телефонный звонок и доступ в Интернет. Правда, при такой двухступенчатой схеме доступа пользователю приходится выполнять аутентификацию дважды — при доступе к RAS поставщика услуг и при доступе к RAS предприятия. Существуют протоко­лы, которые исключают подобное дублирование, например двухточечный про­токол туннелирования (Point-to-Point Tunneling Protocol, РРТР). При работе РРТР сервер удаленного доступа поставщика услуг передает транзитом запрос пользователя серверу аутентификации предприятия и, в случае положительного ответа, соединяет пользователя через Интернет с корпоративной сетью.

RAS может подключаться к телефонному коммутатору как с помощью аналого­вых окончаний, так и с помощью цифровых. Мощные серверы удаленного досту­па, оснащенные несколькими десятками модемов, обычно подключаются с помо­щью цифровых окончаний, используя линии связи Т1/Е1. В этом случае при передаче информации из сети передачи данных к пользователю аналого-цифро­вое преобразование не выполняется, поэтому скорость передачи данных в этом направлении (нисходящем) может достигать 56 Кбит/с. Однако это можно осу­ществить только в том случае, когда все телефонные коммутаторы вдоль пути к пользователю будут цифровыми. В том же случае, когда хотя бы один телефон­ный коммутатор является аналоговым, максимальная скорость обмена и в нис­ходящем направлении, как и в исходящем (в направлении от пользователя к сети), будет ограничена значением 33,6 Кбит/с.

Модемы

Хотя коммутируемый модем предоставляет компьютеру услуги физического уровня, сам он представляет собой устройство, в котором реализованы функции двух нижних уровней модели OSI — физического и канального. Канальный уро­вень нужен модему для того, чтобы выявлять и исправлять ошибки, появляю­щиеся из-за искажений битов при передаче через телефонную сеть. Вероятность битовой ошибки в этом случае довольно высока, поэтому функция исправления ошибок является очень важной для модема. Для протокола, которой работает поверх модемного соединения между удаленным компьютером и RAS, каналь­ный протокол модема незаметен, его работа проявляется только в том, что ин­тенсивность битовых ошибок (BER) снижается до приемлемого уровня. Так как в качестве канального протокола между компьютером и RAS сегодня в основном используется протокол РРР, который не занимается восстановлением искажен­ных и потерянных кадров, то способность модема исправлять ошибки является очень полезной.

Протоколы и стандарты модемов определены в рекомендациях ITU-T серии V и 'делятс^ на _: три группы:... * •...

О стандарты, определяющие скорость передани данных и метод кодирований;..:,.■•;

□ стандарты исправления ошибок; _v.....

О стандарты сжатия данных,

Стандарты метода кодирования и скорости передачи данных. Модемы являются одними из наиболее старых и заслуженных устройств передачи данных; в про­цессе своего развития они прошли долгий путь, прежде чем научились работать на скоростях до 56 Кбит/с.

Первые модемы работали со скоростью 300 бит/с и исправлять ошибки не уме­ли. Эти модемы функционировали в асинхронном режиме, означающем, что ка­ждый байт передаваемой компьютером информации передавался асинхронно по отношению к другим байтам, для чего он сопровождался стартовыми и стоповыми символами, отличающимися от символов данных. Асинхронный режим упрощает устройство модема и повышает надежность передачи данных, но существенно снижает скорость передачи информации, так как каждый байт дополняется од­ним или двумя избыточными старт-стопными символами.

Современные модемы могут работать как в асинхронном, так и синхронном ре­жимах.

Переломным моментом в истории модемов стало принятие стандарта V.34, ко­торый повысил максимальную скорость передачи данных в два раза, с 14 до 28 Кбит/с по сравнению со своим предшественником — стандартом V.32. Осо­бенностью стандарта V.34 являются процедуры динамической адаптации к изме­нениям характеристик канала во время обмена информацией. В V.34 определено 10 согласительных процедур, по которым модемы после тестирования линии выбирают свои основные параметры: несущую полосу и полосу пропускания, фильтры передатчика и др. Адаптация осуществляется в ходе сеанса связи — без прекращения и без разрыва установленного соединения. Возможность такого адаптивного поведения была обусловлена развитием техники интегральных схем и микропроцессоров. Первоначальное соединение модемов проводится по стандарту V.21 на минимальной скорости 300 бит/с, что позволяет работать на самых плохих линиях. Затем модемы продолжают переговорный процесс до тех пор, пока не будет достигнута максимально возможная в данных условиях про­изводительность. Применение адаптивных процедур сразу позволило поднять скорость передачи данных более чем в два раза по сравнению с предыдущим стандартом — V.32 bis.

Принципы адаптивной настройки к параметрам линии были развиты в стандар­те V.34+. Стандарт V.34+ позволил несколько повысить скорость передачи дан­ных за счет усовершенствования метода кодирования. Один передаваемый кодо­вый символ несет в новом стандарте в среднем не 8,4 бита, как в протоколе V.34, а 9,8. При максимальной скорости передачи кодовых символов в 3429 бод (это ограничение преодолеть нельзя, так как оно определяется полосой пропускания канала тональной частоты) усовершенствованный метод кодирования дает ско­рость передачи данных в 33,6 Кбит/с (3429 х 9,8 = 33 604).

Протоколы V.34 и V.34+ позволяют работать на 2-проводной выделенной линии в дуплексном режиме. Дуплексный режим передачи в стандартах V.34, V.34+ обеспечивается не путем частотного разделения канала, а одновременной пере­дачей данных в обоих направлениях. Принимаемый сигнал определяется вычи­танием с помощью процессоров DSP передаваемого сигнала из общего сигнала в канале. Для этой операции используются также процедуры эхо-подавления, так как передаваемый сигнал, отражаясь от ближнего и дальнего концов канала, вно­сит искажения в общий сигнал.

ПРИМЕЧАНИЕ ------------------------------------------------------------------------------------------------------

Коррекция ошибок. Для модемов, работающих с DTE по асинхронному интерфейсу, комитет CCITT разработал протокол коррекции ошибок V.42. До его принятия

Заметьте, что метод передачи данных, описанный в проекте стандарта 802.ЗаЬ, определяю­щего работу технологии Gigabit Ethernet на витой паре категории 5, взял многое из стан­дартов V.32-V.34+.

Стандарт V.90 описывает технологию, направленную на обеспечение недорогого и быстрого способа доступа пользователей к сетям поставщиков услуг. Этот стан­дарт описывает асимметричный обмен данными: со скоростью до 56 Кбит/с из сети и со скоростью до 33,6 Кбит/с в сеть. Стандарт совместим со стандартом V.34+. Именно этот стандарт имелся в виду в предыдущем разделе, когда мы говорили о возможности нисходящей передачи данных со скоростью 56 Кбит/с при условии, что вдоль всего пути не встретится ни одного аналого-цифрового преобразователя.

В стандарте V.92 учитывается возможность принятия модемом второго вызова во время соединения. В таких случаях современные станции передают на теле­фонный аппарат специальные двойные тоновые сигналы, так что абонент может распознать эту ситуацию и, нажав на аппарате кнопку Flash, переключиться на второе соединение, переведя первое соединение в режим удержания. Модемы предыдущих стандартов в таких случаях просто разрывают соединение, что не всегда удобно для абонента — может быть в этот момент он заканчивает загру­жать из Интернета большой файл, и вся его работа пропадает.

Типовая структура соединения двух компьютеров или локальных сетей через маршрутизатор с помощью аналоговых окончаний приведена на рис. 23.5.

трансформатор Рис. 23.5. Соединение компьютеров с помощью коммутируемых модемов

в модемах, работающих по асинхронному интерфейсу, коррекция ошибок обычно выполнялась по фирменным протоколам Microcom. Эта компания реализовала в своих модемах несколько разных процедур коррекции ошибок, назвав их сетевыми протоколами Microcom (Microcom Networking Protocol, MNP) классов 2-4.

В стандарте V.42 основным является другой протокол — протокол доступа к ли­нии связи для модемов (Link Access Protocol for Modems, LAP-M). Однако стан­дарт V.42 поддерживает и процедуры MNP 2-4, поэтому модемы, соответствую­щие рекомендации V.42, позволяют устанавливать связь без ошибок с любым модемом, поддерживающим этот стандарт, а также с любым MNP-совместимым модемом. Протокол LAP-M принадлежит описанному в главе 22 семейству HDLC и в основном работает так же, как и другие протоколы этого семейства, — с установ­лением соединения, кадрированием данных, нумерацией кадров и восстановлением кадров с поддержкой метода скользящего окна. Основное отличие от других прото­колов этого семейства — более развитые переговорные процедуры, для которых в протоколе LAP-M предусмотрены дополнительные типы кадров — XID и BREAK.

С помощью кадров взаимной идентификации (Exchange Identification, XID) мо­демы при установлении соединения могут договориться о некоторых параметрах протокола, например о максимальном размере поля данных кадра, о величине тайм-аута при ожидании квитанции, о размере окна и т. п. Эта процедура напо­минает переговорные процедуры протокола РРР. Команда BREAK служит для уведомления модема-напарника о том, что поток данных временно приостанав­ливается. При асинхронном интерфейсе с DTE такая ситуация может возник­нуть. Команда BREAK посылается в ненумерованном кадре, она не влияет на нумерацию потока кадров сеанса связи. После возобновления поступления дан­ных модем продолжает работать так, как если бы паузы в передаче не было.

Сжатие данных. Почти все современные модемы при работе по асинхронному интерфейсу поддерживают стандарты сжатия данных CCITT V.42bis и MNP-5

(обычно с коэффициентом 1:4, некоторые модели — до 1:8). Сжатие данных уве­личивает пропускную способность линии связи. Передающий модем автомати­чески сжимает данные, а принимающий их восстанавливает. Модем, поддержи­вающий протокол сжатия, всегда пытается установить связь со сжатием данных, но если второй модем этот протокол не поддерживает, то и первый модем пере­ходит на обычную связь без сжатия.

При работе модемов по синхронному интерфейсу наиболее популярным является протокол сжатия синхронных потоков данных (Synchronous Data Compression, SDC) компании Motorola.

Коммутируемый доступ через сеть ISDN

Ключевые слова: цифровая сеть с интегрированным обслуживанием, цифровое абонентское окончание, терминальное оборудование, сетевое окончание, каналы типа В, D и Н, начальный интерфейс, основной интерфейс, контрольная точка, терминальное оборудование 1 и 2, терминальный адаптер, устройства сетевого окончания 1 и 2.