Типы и режимы удаленного доступа

Саратовский государственный технический университет

Удаленный доступ. Модемы.

Методические указания

К выполнению лабораторной работы по курсу «Сети ЭВМ и телекоммуникации» для студентов специальности 220200

Саратов 2008

Введение

Необходимость изучения процедур удаленного доступа связана с растущей потребностью удаленных абонентов в информационном и телекоммуникационном обеспечении.

Удаленный доступ - это широкое понятие, которое включает в себя различ­ные типы и варианты взаимодействия компьютеров, сетей и приложений, основан­ных на использовании глобальных каналов или глобальных сетей. Кроме того, для удаленного доступа, как правило, характерна несимметричность взаимодействия, когда, с одной стороны, имеется центральная крупная сеть или центральный ком­пьютер, а с другой - отдельный удаленный терминал, компьютер или небольшая сеть, которым необходим доступ к информационным ресурсам центральной сети. Количество удаленных от центральной сети узлов и сетей постоянно растет, поэто­му современные средства удаленного доступа рассчитаны на поддержку большого числа удаленных клиентов.

 

Методы удаленного доступа

Типы и режимы удаленного доступа

Выделяют следующие типы взаимодействия при удаленном доступе: терми­нал - компьютер, компьютер - компьютер, компьютер - сеть, сеть - сеть. Первые три вида удаленного доступа часто объединяют понятием индивидуального досту­па, а схемы доступа сеть - сеть иногда делят на два класса - ROBO и SOHO. Классу ROBO (Regional Office/Branch Office) соответствует случай подключения к цен­тральной сети сетей средних размеров (например, сетей региональных подразделе­ний предприятия), а классу SOHO (Small Office/Home Office) соответствует случай удаленного доступа сетей небольших офисов.

Удаленные пользователи подключаются к серверу удаленного доступа, работающему в режиме маршрутизатора или шлюза в зависимости от протоколов, используемых удаленным пользователем.

Наиболее универсальным режимом удаленного доступа является режим уда­ленного узла, при котором компьютер пользователя является узлом локальной сети предприятия со всеми соответствующими возможностями, но только подключен­ным к сети через низкоскоростной канал по протоколу РРР (Point-to-Point Protocol -протокол двухточечной связи). Связь с центральной локальной сетью по инициати­ве удаленного пользователя называется режимом dial-in (основной режим), а по инициативе пользователя центральной сети - dial-out.

Режимы терминального доступа и удаленного управления позволяют удаленному пользователю подключиться к компьютеру центральной сети в режиме, имитирующем работу локального терминала. Этот режим очень экономно расходует полосу пропускания глобального канала и рекомендуется для тех случаев, когда используется низкоскоростной канал - 4800 или 9600 бит/с.

Для удаленного доступа может использоваться режим электронной почты, который автоматически поддерживается многими приложениями, в том числе СУБД, для получения запросов и отправки ответов.

Для организации удаленного доступа широко используются аналоговые те­лефонные сети и ISDN по причине их распространенности и невысокого уровня оп­латы при соединениях небольшой длительности, реже используются физические линии и иногда используется радиодоступ. Для экономичного удаленного доступа возможна двухступенчатая схема доступа, при использовании которой на первом этапе удаленный пользователь подключается через местную телефонную сеть к ме­стному поставщику услуг Internet, а через Internet выполняется второй этап под­ключения - к центральной сети, расположенной в другом городе или другой стране.

Удаленный доступ через абонентские окончания

телефонных и кабельных сетей

Для скоростного доступа к Internet через инфраструктуру абонентских окончании телефонных аналоговых сетей или сетей кабельного телевидения разработаны новые технологии цифрового абонентского доступа - технологии DSL (Digital Subscriber Line). Данная технология позволяет осуществить доступ с помощью специальных модемов и рассчитана на высокоскоростную передачу на коротком отрезке витой пары, соединяющей абонента с ближайшей АТС, то есть на решение проблемы «последней мили», отделяющей потребителя от поставщика услуг Модемы DSL функционируют в полосе, величина которой зависит от длины кабеля до АТС и сечения используемых проводов и составляет порядка 1 МГц. Технология асимметричного доступа ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) представляет собой альтернативу обычным телефонным линиям. ADSL-модемы, подключаемые к обоим концам короткой линии между абонентом и АТС, образуют три канала: быстрый канал передачи данных из сети в компьютер, менее быстрый дуплексный канал передачи данных из компьютера в сеть и обычный канал телефонной связи, предназначенный для телефонных разговоров. Передача данных в канале "сеть-абонент" происходит со скоростью от 1,5 до 6 Мбит/с, в канале "абонент-сеть" со скоростью от 16 кбит/с до 1 Мбит/с. В обоих случаях конкретная величина скорости передачи зависит от длины и качества линии. Для обеспечения различной скорости передачи информации в противоположных направлениях полоса пропускания абонентского окончания делится между каналами асимметрично. Одно из главных преимуществ технологии ADSL по сравнению с аналоговыми модемами и протоколами ISDN и HDLC заключается в том, что наличие аналогового телефонного канала не отража­ется на параллельной дуплексной передаче данных, поскольку ASDL основана на принципах разделения частот, благодаря чему голосовой канал надежно отделяется от двух других каналов передачи данных.

Подключение абонентов через телефонную сеть

Сети с коммутацией каналов используются в корпоративных сетях в основ­ном для удаленного доступа многочисленных домашних пользователей и гораздо реже - для обеспечения соединения локальных сетей. Отличительными особенно­стями всех сетей с коммутацией каналов являются: работа в режиме установления соединений, возможность блокировки вызова конечным абонентом или промежу­точным коммутатором, необходимость использования на обоих концах сети уст­ройств, поддерживающих одну и ту же скорость передачи данных, так как этот вид сетей не выполняет промежуточную буферизацию данных. Глобальные связи меж­ду локальными сетями строятся на основе некоммутируемых (выделенных) каналов связи.

Выделенные каналы подразделяются на аналоговые и цифровые, что соот­ветствует использованию различных типов аппаратуры длительной коммутации. В аналоговых каналах используется частотное мультиплексирование каналов (FDM), а в цифровых -временное мультиплексирование каналов (TDM).

Аналоговые каналы подразделяют в зависимости от ширины полосы пропус­кания (delta f=f_B - f_H) на каналы тональной частоты с delta f= 3100 Гц (300 - 3400 Гц) и широ­кополосные каналы с delta f= 48 кГц (60 - 108 кГц), в зависимости от типа окончания на каналы с 4-проводным окончанием и каналы с 2-проводным окончанием.

Для передачи компьютерных данных по аналоговым каналам используются модемы, представляющие собой разновидность аппаратуры передачи данных (DCE). Различают модемы следующих типов:

-асинхронные, асинхронно-синхронные и синхронные модемы;

-модемы для 4- и 2-проводных окончаний;

-модемы, работающие только в полудуплексном режиме, и дуплексные модемы;

-широкополосные модемы и модемы для каналов тональной частоты (ТЧ).

Широкополосные модемы работают только по 4-проводным окончаниям в дуплексном синхронном режиме. Многие модели модемов для тонального канала могут работать в различных режимах, совмещая, например, поддержку асинхронно­го и синхронного режимов работы, 4- и 2-проводные окончания.

Основные стандарты, относящиеся к физическому уровню ЭМВОС, на моде­мы для каналов тональной частоты отражены в рекомендациях международного союза электросвязи (ITU-T, преобразованного из Международного консультативно­го комитета по телефонии и телеграфии - CCITT) серии V. Эволюция модемов свя­зана с совершенствованием методов обработки сигналов, что отражается в увеличе­нии скорости передачи информации. Приведем некоторые из этих рекомендаций:

- V.21 - дуплексный асинхронный обмен данными на скорости 300 бит/с;

- V.22 - дуплексный асинхронный/синхронный обмен данными на скорости 1,2 кбит/с;

- V.22bis - дуплексный асинхронный/синхронный обмен данными на скоростях 1,2 и 2,4 кбит/с;

- V.26ter - дуплексный асинхронный/синхронный обмен данными на скоростях 1,2и2,4 кбит/с;

- V.32 - дуплексный асинхронный/синхронный обмен данным на скоростях 4,8 и 9,6 кбит/с;

- V.32bis - дуплексный асинхронный/синхронный обмен данными на скорости до 14,4 кбит/с;

- V.34 — дуплексный обмен данными на скорости до 28,8 кбит/с;

- V.34+ - дуплексный асинхронный обмен данными на скорости до 33,6 кбит/с;

- V.90 - передача по стандарту V.34+ и прием из сети на скорости 56 кбит/с.

В настоящее время в основном используются модемы, поддерживающие протокол V.34+ и V.90. Стандарт V.34+ обеспечивает дуплексную передачу на скорости до 33,6 кбит/с, поддерживает как выделенные, так и коммутируемые 2-проводные окончания, обладает способностью адаптироваться к качеству линии.

Стандарт V.90 обеспечивает асимметричный обмен данными со скоростью 56 кбит/с из сети к абоненту, и со скоростью 33,6 кбит/с от абонента в сеть. Такой обмен возможен в том случае, когда подключение модема пользователя к серверу удаленного доступа поставщика услуг обеспечивается через АТС с цифровыми методами коммутации, а сервер подключен по цифровому абонентскому окончанию. В современных телефонных сетях часто единственным аналоговым звеном является участок линии от абонента до АТС. При передаче в сеть цифровые данные преобразуются в модулированный сигнал модемом, поступают в аналоговом виде в канал связи, где искажаются под действием помех, и в конце концов доходят до коммутатора. Если используется аналоговый коммутатор, сигнал просто передается в следующий сегмент канала связи Если коммутатор цифровой, то аналоговый сигнал сначала проходит через аналого-цифровой преобразователь (приводящий к возникновению дополнительного шума квантования), а затем в цифровом виде передается дальше по сети. Пропускная способность канала связи с ограниченной полосой пропускания (максимально достижимая скорость передачи информации) определяется значением отношения сигнал-шум, представляющим отношение мощности сигнала к суммарной мощности помех (теплового шума, шумов квантования и др.) Таким образом, погрешность квантования, возникающая при оцифро­вывании сигнала, ограничивает максимальную скорость передачи от абонента. Если сервер удаленного доступа подключается к сети не через аналоговую линию, а через цифровую (например, через ISDN), то аналого-цифровое преобразование отсутствует и погрешность квантования не накладывается на информацию, передаваемую от сервера к удаленному абоненту. При передаче от цифрового коммутационного устройства к модему абонента происходит цифро-аналоговое преобразование, которое не вносит дополнительных шумов, поэтому скорость передачи к абоненту удалось повысить до 56 кбит/с.

Скорость 56 кбит/с является максимальной, в связи с тем, что элементарный цифровой канал, отводимый для одного соединения двух абонентов, имеет пропу­скную способность 64 кбит/с, при этом часто последний бит в байте используется для служебной информации, таким образом, для пользовательской информации ос­тается канал со скоростью 56 кбит/с.

Стандарт V.42 определяет протокол коррекции ошибок LAP-M из семейства HDLC, а стандарт VC.42 bis — метод компрессии устранения избыточности данных при асинхронном интерфейсе. Протокол коррекции ошибок, в соответствии с V.42, обеспечивает установление соединения, кадрирование данных, нумерацию кадров, обнаружение ошибок и восстановление кадров с поддержкой метода скользящего окна. При синхронном интерфейсе для коррекции ошибок используется протокол HDLC, а для компрессии данных - протокол SDL компании Motorola.

Передача дискретных сообщений по узкополосному каналу тональной часто­ты, используемому в телефонии, осуществляется на основе процедур модуля­ции/демодуляции, при которых несущее колебание модулируется информационной последовательностью данных. Модуляция представляет собой управление парамет­ром или параметрами модулируемого (несущего) колебания. Чаще всего в качестве модулируемого колебания используется гармоническое колебание. В случае ис­пользования гармонической несущей различают три простейших вида модуляции, соответствующих управлению одним из трех параметров: амплитудой, частотой или фазой. Со спектральной точки зрения процедура модуляции позволяет перене­сти спектр низкочастотного информационного сигнала в область полосы пропуска­ния канала связи.

Исторически первые стандарты (например V 21) предусматривали для низко­скоростной передачи данных применение частотной модуляции. Высокоскоростные модемы используют ансамбли сложных сигналов, построенные на основе помехо­устойчивых кодов и многопозиционной квадратурной амплитудной модуляции (QAM - Quadrature Amplitude Modulation),

В цифровых системах передача информации осуществляется в основной по­лосе частот с помощью потенциальных и импульсных методов кодирования В этом случае данные представляются различными уровнями постоянного потенциала сиг­нала либо полярностями импульса или его фронта.