Текст книги "Создание и обслуживание сетей в Windows 7"

Глава 11
Экзотика: технологии HomePNA и HomePlug

Кроме чисто сетевых способов, которые используются уже достаточно давно, существуют и некоторые, можно сказать, экзотические методы создания сети. Среди них – построение сети с применением стандартов HomePNA и HomePlug.

История появления стандарта HomePNA достаточно проста. Мысль использовать повсеместно проведенную телефонную проводку для создания дешевого способа передачи данных возникла уже давно. Не хватало только знаний и технологий, чтобы это сделать. Кроме того, пугал сам факт использования телефонной проводки в качестве среды передачи данных, ведь ее характеристики могут изменяться, а топология при этом становится все более запутанной. В таких условиях возможность создания более или менее подходящего способа передачи данных была очень сомнительной. Но рано или поздно такой способ должен был быть найден, что вскоре и случилось.

В 1996 году некоторые телекоммуникационные компании, такие как AT&T, 2Wire, Motorola, CopperGate, Scientific Atlanta, K-micro и др., объединились в альянс, получивший название HomePNA (Home Phoneline Networking Alliance). Задачей альянса было продвижение технологий домашних сетей, построенных с применением телефонной проводки или коаксиального кабеля. При этом альянс лишь создает спецификации стандартов, а их стандартизацией занимается международный союз телекоммуникаций ITU (International Telecommunication Union) – известная в телекоммуникационных кругах организация.

Стоит отметить, что HomePNA изначально была ориентирована на обслуживание небольшого количества подключений, что заметно по некоторым ее характеристикам. Именно этот факт и определил возможные сферы ее использования: домашние сети, небольшие офисы, рестораны и кафе и т. п.

Технология HomePNA нашла широкое применение в домашних сетях. Ее часто используют в качестве «последней мили», когда к квартире подводится Ethernet-кабель, устанавливается конвертер Ethernet в HomePNA, а для подключения компьютеров в квартире используется сетевой адаптер HomePNA. Удобство этого способа подключения заключается в том, что подобным образом к одному Ethernet-кабелю можно подключить все компьютеры, находящиеся в квартире.

Существует несколько спецификаций HomePNA, которые мы и рассмотрим ниже.

Спецификация HomePNA 1.0 была разработана компанией Tut Systems в 1998 году, то есть два года спустя после образования альянса ITU.

Данная спецификация подразумевает использование топологии «звезда» и выполнение следующих правил:

▪ используется топология «звезда», требующая применение коммутатора;

▪ в качестве среды передачи данных используется обычная телефонная проводка с двумя проводниками;

▪ для передачи данных используется диапазон частот 4,5–9,5 МГц, что не мешает работать остальным устройствам, подключенным к линии, например модемам, факсам и т. п.;

▪ максимальная скорость передачи данных составляет 1 Мбит/с, при этом каждая подключенная точка получает ее в полном объеме;

▪ возможна работа 25 точек;

▪ максимальная длина сегмента – 150 м (на практике может быть более 300 м, это зависит только от качества кабеля).

Перспективность спецификации HomePNA 1.0 заставила многих поверить в ее будущее. Тем более что сразу после принятия этого стандарта появилась информация о том, что следующий стандарт будет иметь скорость передачи данных на порядок выше и качество связи при этом будет на очень высоком уровне.

Однако спецификация HomePNA не нашла столь широкого распространения, как ожидалось. Причина кроется в необходимости использования коммутатора для соединения компьютеров в сеть. Это делает ее создание более дорогим и усложняет процесс монтажа сети.

Можно смело утверждать, что адекватно воспринимать HomePNA как альтернативу существующим сетевым стандартам для построения локальной сети начали именно с появлением данной спецификации в 1999 году. Разработчиком спецификации считается компания Epigram.

Данная спецификация имеет несколько радикальных отличий от версии 1.0, которые сделали ее очень популярной среди «сетевиков».

Основные нововведения HomePNA 2.0:

▪ используется топология «шина»;

▪ в качестве среды передачи данных применяется телефонная проводка или коаксиальный кабель. Практика показала, что можно использовать также кабель «витая пара» 5-й категории, радиопроводку и любой кабель, даже не с медными проводниками;

▪ максимальная скорость передачи данных составляет 10 Мбит/с, при этом скорость передачи данных меняется в зависимости от длины сегмента и качества кабеля и делится между всеми участниками сети;

▪ поддерживается работа 32 точек;

▪ максимальная длина сегмента – 350 м (на практике может быть и более 1000 м, что зависит от типа кабеля и установленной аппаратуры);

▪ для передачи данных используется диапазон частот 4-21 МГц.

Как показала практика, данный стандарт получился очень гибким и функциональным. Особенно впечатляет длина сегмента сети, которая, по результатам некоторых исследований, может превышать 1500 м при использовании специального оборудования.

Появление спецификации HomePNA 3.0 было встречено с особой радостью: согласно спецификации, скорость передачи данных значительно возросла и составляет 128 Мбит/с. Этот показатель 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.

Главными особенностями спецификации HomePNA 3.0 являются следующие:

▪ в качестве среды передачи данных используется телефонная проводка или коаксиальный кабель;

▪ максимальная скорость передачи данных составляет 128 Мбит/с;

▪ максимальная длина сегмента – 350 м;

▪ поддерживается работа 32 устройств;

▪ для передачи данных используется диапазон частот 4-36 МГц.

На сегодняшний день 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.

Основными показателями спецификации 3.0 являются:

▪ 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;

▪ максимальная длина сегмента составляет 350 м при использовании телефонной проводки и 600 м – для коаксиального кабеля;

▪ поддерживается работа 64 устройств;

▪ для передачи данных используется диапазон частот 4-65 МГц;

▪ скорость и схема применения частотных каналов автоматически адаптируются в зависимости от зашумленности канала;

▪ обратная совместимость с оборудованием предыдущих спецификаций;

▪ невысокая стоимость оборудования.

Как видно, новая спецификация HomePNA вполне заслуживает пристального внимания, тем более что для создания сети не требуется дополнительного оборудования – вполне достаточно любого HomePNA-адаптера.

Выше мы рассмотрели один из экзотических способов объединения компьютеров в локальную сеть, построенную на основе телефонной проводки. Казалось бы, какой помощник из телефонной проводки, если даже телефон иногда отказывается на ней работать? Но оказалось, что все не так плохо, а при определенных условиях очень даже хорошо!

Ниже мы опишем еще одну технологию создания локальной сети, которая по экзотичности даже превосходит предыдущую. Речь пойдет 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 остается фактом: большое количество локальных сетей разного размера работают именно по электрической проводке.

Не секрет, что кабель, по которому передается электричество, проложен практически везде, где только может находиться человек. 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 уже давно. Ведь если бы это стало возможным, то создание сети свелось бы к простому подключению «вилки к розетке».

В марте 2000 года 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 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 очевидны: 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 электрической фазе. К ним также относится основной недостаток топологии «шина» – скорость делится между всеми устройствами сети.

Первая «электрическая» спецификация стандарта HomePlug была разработана и принята уже через год после создания 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;

▪ максимальная длина сегмента составляет 100 м (на практике расстояние может составлять более 1000 м, но при этом уменьшается скорость передачи данных);

▪ допускается применение репитеров, что позволяет увеличить длину сегмента до 10 000 м;

▪ используются адаптивные механизмы изменения частоты или отключения определенных каналов при обнаружении сильных помех;

▪ для шифрования данных используется метод DES с 56-битным ключом шифрования.

Как видите, технические характеристики спецификации HomePlug 1.0 достаточно привлекательны: для подключения к сети достаточно приобрести PowerLine-адаптер, вставить его в розетку и подключить кабелем к Ethernet-адаптеру стандарта 100Base-TX или ему подобного.

Через некоторое время 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 «путевкой в жизнь» для HomePlug как стандарта для небольших локальных сетей.

HomePlug AV

Принятие в 2005 году спецификации HomePlug AV[3]3
  Аббревиатура AV указывает на то, что спецификация ориентирована на работу с аудио-и видеосодержимым в режиме реального времени.


[Закрыть] стало знаменательным событием, поскольку позволило использовать этот стандарт для работы с большими потоками информации, например видеопотоком в HD-качестве (HDTV). Если проанализировать данную спецификацию детально, то можно заметить, что при ее разработке были пересмотрены большинство подходов, 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;

▪ для шифрования данных используется технология AES со 128-битным ключом шифрования.

Возможности этой спецификации HomePlug позволяют создать сеть в небольшом офисе или дома. Скорости такой сети с запасом хватит для выполнения любых задач вплоть до изначального предназначения спецификации – передачи аудио-и видеосодержимого высокого разрешения.

Глава 12
Особенности проектирования сети

Проектирование сети – очень важный и ответственный этап. От него зависят все технические возможности будущей сети, наиболее критичными из которых являются:

▪ стоимость создания сети;

▪ скорость передачи данных;

▪ количество подключаемых узлов;

▪ количество активного и пассивного сетевого оборудования;

▪ простота подключения и обслуживания компьютеров;

▪ устойчивость к повреждениям и неисправностям и сложность их устранения;

▪ безопасность работы;

▪ сложность администрирования сети;

▪ возможности модернизации сети;

▪ возможность подключения и поддержки сегментов с другой топологией и способом передачи данных.

Именно поэтому к проектированию сети необходимо отнестись очень тщательно. Торопиться не стоит: неудачный выбор не всегда можно легко поправить, особенно когда дело касается достаточно большой сети…

Потребности – стоимость

Проектирование сети в различных случаях происходит по-разному. Если речь идет о создании локальной сети для большой организации, то все заботы об этом ложатся на фирму-подрядчика, которая занимается созданием локальных сетей на профессиональном уровне и гарантирует отличный результат. Что касается создания локальной сети в пределах небольшой организации, офиса или дома, то задача выбора и проектирования сети ложится на плечи одного-двух человек. В офисах или организациях этим, как правило, занимается штатный программист или системный администратор, а в домашних условиях, естественно, сам хозяин или его друзья. Соответственно, денежные затраты на проектирование сети зависят от задействованных для этого процесса сил.

Очень часто, особенно когда дело касается создания небольшой офисной или домашней сети, процесс проектирования сети опускается, что имеет вполне разумные причины: максимальная экономия средств и использование уже имеющегося оборудования. Например, если в материнской плате каждого компьютера есть интегрированный сетевой адаптер 100Base-TX, то остается только сделать несколько отрезков кабеля нужной длины, купить простенький коммутатор – и сеть готова.

Если же речь идет о создании достаточно большой локальной сети, то ее проектирование происходит обычно в следующем порядке.

1. Определяется количество будущих участников сети. Оно влияет на выбор сетевого стандарта и количество оборудования, необходимого для подключения и организации работы локальной сети.

2. Собираются и анализируются данные о потребностях пользователей. Необходимость выполнения тех или иных задач определяет достаточную скорость передачи данных, а значит, влияет на выбор сетевого стандарта и, соответственно, оборудования.

3. Выбирается сетевой стандарт, который по скоростным характеристикам удовлетворит все потребности и в то же время позволит производить расширение и модернизацию сети.

4. Создается проект будущей сети и определяются количество и тип оборудования. Чем точнее будет составлен проект, тем точнее можно будет подсчитать количество необходимого оборудования. На данном этапе особое внимание следует обратить на пассивное оборудование, так как именно оно влияет на качество, скорость и полноту выполнения работ.

Поскольку данная книга ориентирована на начинающих пользователей, рассматривать процесс проектирования очень сложной сети не имеет смысла, поэтому лишь кратко остановимся на основных моментах.

Итак, прежде всего вам нужно будет определиться по следующим пунктам:

▪ количество подключаемых компьютеров и других устройств;

▪ имеющиеся сетевые адаптеры;

▪ реальная потребность пользователей в скорости передачи данных;

▪ потребности в администрировании сети;

▪ будущий сетевой стандарт;

▪ качество построения сети.

Анализ этих данных позволит вам узнать самое важное – приблизительную стоимость создания сети. Финансовые затраты в основном зависят:

▪ от количества подключаемых компьютеров и наличия в них сетевых адаптеров;

▪ количества оборудования и расходных материалов, которые придется дополнительно приобрести;

▪ стоимости выполнения работ, если для этого привлекаются сторонние люди или организации.

Выбор сетевого стандарта

Выбор сетевого стандарта очень важен, когда планируется создание локальной сети с подключением разнородных сегментов или требуется создать сеть с минимальным количеством выполняемых работ. Например, если нужно создать сеть в офисе или дома и не хочется при этом портить интерьер лишними проводами и коробками, то всегда можно выбрать вариант без проводов или с минимальным их количеством.

В табл. 12.1 приведены основные показатели разных сетевых стандартов. Проанализируйте их еще раз, чтобы определиться с выбором.

Таблица 12.1. Сравнение основных сетевых стандартов

Как показывает практика, в большинстве случаев выбор останавливают на одном из современных проводных вариантов, например 100Base-TX или 1000Base-T. Причина этого выбора очень проста и не раз уже упоминалась ранее: любая современная материнская плата уже содержит в своем составе сетевой адаптер стандарта 100Base-TX или 1000Base-T, что позволяет сэкономить на покупке сетевых адаптеров и сосредоточить свое внимание на выборе активного оборудования и расходных материалов.

В последнее время, когда речь идет о локальных сетях в пределах небольшого помещения (офиса, квартиры и т. п.), часто используют один из беспроводных сетевых стандартов, которые позволяют вообще отказаться от каких-либо кабелей.

Конечно, находят свое применение и спецификации HomePNA и HomePlug. Но к ним в основном обращаются только в тех случаях, когда никакое другое решение не подходит.