• Rozwój lokalnych sieci komputerowych postępuje według zasad rozwoju systemów operacyjnych dla komputerów samodzielnych i grup roboczych. Zarządzanie grupami komputerów, elementy ochrony zasobów sieci i plików tworzą warstwę oprogramowania systemowego sieci lokalnych.

• Przekazywanie danych między odległymi sieciami lokalnymi odbywa się według norm i metod opracowanych w telekomunikacji. Zastosowanie komputerów do realizacji zadań teletransmisyjnych stało się powodem wprowadzenia pojęć znanych w informatyce. Mnogość oprogramowania i rozwiązań sprzętowych stały się przyczyną znacznego chaosu terminologicznego w dziedzinie sieci komputerowych.

• Cykl artykułów, który będziemy publikować ma na celu przybliżenie znaczenia podstawowych pojęć w dziedzinie sieci komputerowych oraz teletransmisji danych nieprofesjonalnym użytkownikom sieci komputerowych.

Linie publiczne w telekomunikacji

Jednym z historycznie najstarszych urządzeń telekomunikacji publicznej jest dalekopis (telex), do niedawna używany zarówno w telekomunikacji lokalnej jak i dalekiego zasięgu (międzymiastowej i międzynarodowej). Podstawowym ograniczeniem transmisji teleksowej jest niewielka liczba znaków (małe litery alfabetu angielskiego, cyfry od 0 do 9, 13 znaków różnych i spacja) zapisywanych w kodzie dalekopisowym. Drugim istotnym ograniczeniem jego zastosowań jest mała szybkość transmisji; 50 lub 110 bodów (liczba zmian charakterystycznych poziomów na sekundę). W dalekopisie stosowana jest ponadto niezbyt efektywna transmisja asynchroniczna bez detekcji i korekcji błędów. Dzięki wprowadzeniu mikroprocesorów w sterowaniu pracą urządzeń nadawczo-odbiorczych dalekopisów uzyskano znacznie wyższe szybkości transmisji danych. Wprowadzono elementarne sposoby detekcji błędów transmisji oraz standardowe poziomy sygnałów transmisyjnych; zgodne z międzynarodowymi normami V. 24 i V. 28. Wprowadzono również urządzenie pośredniczące, łączące dalekopisy i ich linie transmisyjne z konwencjonalnymi sieciami komputerowymi lub pojedynczymi komputerami. Połączenie dalekopisu z komputerem wprowadza dodatkowe funkcje urządzenia, jak: repetycja połączeń, włączenie zegara połączeń, kolejkę transmitowanych tekstów, automatyczne nawiązywanie połączeń, wykorzystanie edytora tekstowego do opracowania tekstów, itp. Niewystarczające funkcje dalekopisu stały się przyczyną opracowania systemy transmisji dokumentów - telefax. Rozszerzenia dotyczą głównie rodzaju i liczby transmitowanych znaków graficznych oraz rodzaju stosowanych sieci teletransmisyjnych z którymi może współpracować telefax. Są to na ogół systemy połączeniowe (komutowane), ale można je również podłączyć do sieci pracujących w trybie bezpołączeniowym z komutacją pakietów - typu PSS/PSTN (Packet Switched Service/Packet Switched Telephone Network). Do najbardziej zaawansowanych zastosowań teletransmisyjnych łącz publicznych zaliczyć można pocztę elektroniczną (ang. Mailbox, Electronic Mail) w wersji PSS/PSTN. Stosowane do transmisji tekstów i obrazów graficznych.

W latach 1991 - 1992 wprowadzono cyfrowe wizjery telewizji kolorowej sprzężone z wysokiej klasy linią teletransmisyjną. Są to urządzenia wykorzystywane głównie do transmisji video obrazów i dźwięku w realizacji tzw. telekonferencji za pomocą publicznych sieciach rozległych. Duża różnorodność połączeń węzłów sieci telekomunikacyjnych nie pozwala na ścisłe sklasyfikowanie rozwiązań architektonicznych systemów rozległych. Można jedynie dokonać podziału z punktu widzenia elementów składowych sieci oraz ich przeznaczenia, na dwie podstawowe grupy, korzystające z:

(1) Linii publicznych;

- o standardowym przeznaczeniu i standardowej topologii, jak: telex, czy telefax,

- telekomunikacyjnych specjalizowanych, jak: video komunikacja (video fonia i telekonferencje).

(2) Linii prywatnych;

- o topologii standardowej lub niestandardowej - użytkownika,

- wykorzystujące dzierżawione (publiczne) lub własne (prywatne) linie transmisyjne,

Publiczne linie transmisyjne wykorzystywane są w systemach sieciowych niechętnie z uwagi na ich znaczną zawodność. Dowolność rozwiązań indywidualnych (prywatnych) ogranicza w znacznym stopniu infrastruktura telekomunikacyjna (dostępność kanalizacji i połączeń kablowych). Ponadto koszt instalacji prywatnych jest bardzo wysoki, ograniczający znacznie liczbę użytkowników takiej sieci rozległej.

Do niestandardowych opracowań sieci prywatnych zaliczamy rozwiązania dedykowane, wykonywane przez firmy komputerowe do realizacji zadań specjalnych. Opracowane przez nich protokoły komunikacyjne są często niezgodne ze standardami, dlatego bardziej bezpieczne dla użytkowników chroniących w szczególny sposób dostępu do swoich zasobów sieciowych. Powodzenie opracowań niestandardowych wynika z zaufania użytkowników komputerów do stabilności firmy na rynku i kontynuacji raz podjętych działań. Takie firmy jak Hewlett Packard, IBM czy Honeywell oferują opracowania kompleksowe, zawierające całą rodzinę sprzętu komputerowego wraz z różnorodnym oprogramowaniem systemowym i użytkowym.

Rozległe sieci komputerowe składają się z oddalonych od siebie sieci lokalnych. Szeregowy przesył informacji, zabezpieczenia przed zakłóceniami, techniki dostępu do medium transmisyjnego, komutacja i koncentracja informacji wpływają ma stopień złożoności procedur transmisyjnych w rozległych sieciach komputerowych. Gdy za kryterium oceny przyjmiemy czas realizacji zadań informatycznych stwierdzimy, że problemem bardziej złożonym i bardziej czasochłonnym od przetwarzania stają się zadania transmisji danych oraz komutacji (przełączania) źródeł informacji. W celu usprawnienia procesów zarządzania bazami informacyjnymi w sieciach rozległych stosuje się różne techniki rozdziału zadań między specjalizowane stacje sieciowe, w tym:

- komputery przetwarzające informację,

- komputery komunikacyjne, realizujące zadania transmisyjne.

Wśród wielu rozwiązań sieci kilka uznano za standardowe. Różnią się one rodzajem zastosowanych komputerów, rodzajem mediów transmisyjnych, systemami operacyjnymi i oprogramowaniem użytkowym. Mają one jeden element wspólny, tj. publiczną sieć telekomunikacyjną, wykorzystywaną do przekazywania danych między odległymi stacjami sieci. Wykorzystywanie do realizacji zadań transmisyjnych publicznych łącz telefonicznych nie oznacza bynajmniej, że każda rozległa sieć komputerowa jest dostępna dla wszystkich abonentów sieci telefonicznych. Mówimy o sieciach publicznych lub ogólnodostępnych - jak POLPAK, ale i o sieciach prywatnych, które mimo iż korzystają z łącz publicznych zakładają ograniczony dostęp do ich zasobów. Prywatność zabezpieczają systemy kodowania dostępu do baz danych, czy systemy haseł zamykających wejście do sieci lub charakterystycznych obszarów zastosowań, np. sieci bankowe, sieci medyczne, czy sieci naukowe.

Do najbardziej dynamicznie rozwijających się działów informatyki zaliczamy obecnie techniki, media i urządzenia do teletransmisji danych. Jeszcze w 1980 roku transmitowano sygnały analogowe z szybkością 1200 do 2400 bodów. Transmisję charakteryzował wysoki poziom błędów i duża zawodność łącz telekomunikacyjnych. Próby przekazywania danych cyfrowych liniami stosowanymi standardowo do transmisji sygnałów analogowych (telefonia klasyczna) skazane są na niepowodzenia z uwagi na wąskie pasmo przenoszenia od 300 do 3400 Hz. Transmisja danych przetworzonych (zmodulowanych) do ciągów sinusoidalnych pozwala na przesył danych liniami standardowymi, jednak szybkości transmisji nie są zbyt duże. Praca w systemie teleinformatycznym zawierającym proste urządzenia teletransmisji pocztowej nie zdała egzaminu. Wydajne połączenia węzłów sieci teleinformatycznej stały się możliwe dzięki szerokopasmowym liniom teletransmisyjnym (łącza radiowe, drutowe i światłowodowe) oraz szybkim i niezawodnym cyfrowym systemom przekazywania danych, z szybkościami mierzonymi w roku 1995 w Gb/s (gigabity na sekundę).

Charakterystyka technik transmisyjnych

Niewątpliwie najważniejszym parametrem oceniającym wydajność linii transmisyjnych jest szybkość przesyłu informacji. Mimo wielu działań w kierunku unowocześnienia linii teletransmisyjnych ciągle najczęściej stosowanym medium transmisyjnym w rozległych sieciach komputerowych jest publiczna linia telekomunikacyjna. Szybkość transmisji zależy od rodzaju użytego medium (przewody miedziane, światłowody lub łącza radiowe) oraz od sposobów realizacji połączeń fizycznych, od punktu nadawania do punktu odbioru.

Techniki transmisji danych stosowane w sieciach lokalnych i w sieciach rozległych różnią się w zasadniczy sposób. Jedną z podstawowych przyczyn tych różnic jest stopa błędów, znacznie wyższa w sieciach rozległych. Drugą istotną różnicą niekorzystnie wyróżniającą sieci rozległe to niemożliwość organizacji symetrycznych topologii (połączeń) sieci, np. pierścienia, lub magistrali, z uwagi na znaczne odległości między węzłami sieciowymi. Typową topologią dla sieci rozległych są grupy gwiazd lokalnych, połączonych między sobą.

Różnice między sieciami lokalnymi a rozległymi znajdujemy w odmiennie realizowanych połączeniach fizycznych oraz w odmiennej topologii i metodach dostępu do zasobów sieci. Systemy transmisji danych między stacjami odległymi winny, oprócz dużej szybkości przekazywania danych, umożliwić przesył trzech różnych rodzajów informacji - obrazu analogowego (video grafiki), sygnałów audio (dźwięku) i komputerowych plików danych. Każdy z wymienionych rodzajów informacji (multimedialnej) podlega innej formie obróbki, za pomocą kodowanie i kompresji, przed jej przesłaniem. Istotnym problemem transmisji informacji multimedialnej staje się również potrzeba synchronizacji tych trzech mediów informacyjnych o zasadniczo różnej długości.

Protokoły transmisji połączeniowej

- realizują jedną z najprostszych technik transmisji danych za pomocą sieci publicznych. Określają one zasady realizacji połączenia fizycznego dla kanału transmisji między nadawcą i odbiorcą informacji. Po ustanowieniu połączenia fizycznego podejmowana jest transmisja pakietów ze stałą prędkością i w ustalonej kolejności. Kanał jest dedykowany całemu procesowi transmisji. Po zakończeniu seansu transmisji następuje zerwanie (zamknięcie) połączenia na żądanie nadawcy lub odbiorcy. Jest to przypadek odpowiadający realizacji połączeń telefonicznych z abonentem wywoływanym za pomocą tarczy numerowej i przekazywaniu danych zasadniczych za pośrednictwem telefonicznego łącza modemowego. Protokoły połączeniowe przekazują dane między dwiema stacjami sieci pod kontrolą sieciowego oprogramowania telekomunikacyjnego, które odpowiada za ustalenie parametrów transmisji, bada jakość transmisji oraz ustala kolejność przekazywanych pakietów.

Protokoły transmisji bezpołączeniowej

- realizują transmisję danych poprzez telekomunikacyjną sieć publiczną, w formie grup danych zaopatrzonych w informacje sterujące i adresowe. Pakiet danych jest przesyłany łączem aktualnie wolnym, wybieranym adresem docelowego punktu odbioru w formie tak zwanego kanału logicznego. Schemat ideowy systemu transmisji bezpołączeniowej pokazano na rys. 1. Dane, przesyłane za pomocą sieci publicznej, muszą być wcześniej pogrupowane w pakiety, zawierające dane zasadnicze, adres odbiornika oraz dane sterujące. Operacja składania danych w pakiety przed ich wysłaniem do odbiornika, nazywana jest asemblacją pakietów. Operacja przybrania pierwotnej formy danych, w punkcie odbioru, nazywana jest deasemblacją. Innymi słowy, na wejściu i wyjściu sieci publicznej montowane są urządzenia zwane PADem (Packet Assembler/Disassembler) z racji wykonywanych operacji.

Transmisja datagramowa

Z uwagi na standaryzację rozmiarów buforów pamięci urządzeń komunikacyjnych transmitowane dane dzielone są na ciąg pakietów, wysyłanych w określonej kolejności. W sieciach publicznych z protokołami bezpołączeniowymi poszczególne pakiety danych mogą zostać przesłane różnymi kanałami fizycznymi (różnymi łączami). Zdarza się często, że w punkcie odbioru pakiety składowe ciągu danych są rejestrowane w innej kolejności niż zostały nadane. Z takim przypadkiem możemy się spotkać przy różnych długościach, przydzielonych kolejnym blokom, kanałów transmisyjnych. Dla ustawienia pakietów w PADzie odbierającym we właściwej kolejności, wprowadzono numerację pakietów nadanych. Transmitowane dane zostają opisane dodatkowo: adresem źródła, adresem miejsca przeznaczenia i numerem pakietu. Tak oznakowana informacja nosi nazwę datagramu. Zasady organizacji transmisji datagramowej przedstawiono na rys. 2. Stacja 1 nadaje ciąg danych, który zostaje podzielony na cztery pakiety oznaczone na rysunku przez: ww, xx, yy i zz. Cztery pakiety danych zostają w PADzie wejściowym opatrzone adresami a1 i a2, odpowiednio: nadajnika i odbiornika oraz numerem pakietu. Przejście pakietów przez sieć publiczną może spowodować przestawienie ich kolejności odbioru. Zadaniem PADa w punkcie odbioru jest ponowne ustawienie pakietów zgodnie z przypisanymi im numerami w PADzie nadajnika danych. Brak jakiegoś pakietu może być kwitowany żądaniem powtórzenia transmisji z rozpoznanego nadajnika. Nadajnik nie oczekuje potwierdzenia transmisji, realizuje on jedynie procedury wysłania pakietów do odbiorcy bez sprawdzania, czy one dotarły do miejsca przeznaczenia bez zakłóceń, czy też wystąpiły zakłócenia transmisji. Protokoły bezpołączeniowe funkcjonują dzięki urządzeniom przełączającym linie sieci publicznej w oparciu o dane adresowe dołączone do danych zasadniczych.

Zasady komunikacji między odległymi stacjami sieci rozległych została znormalizowane zapisami międzynarodowych norm (protokołów) komunikacyjnych, do których zaliczyć można X. 25, Bitnet, DECnet i Internet. Dwa z nich: X. 25 i Internet są dziś najbardziej rozpowszechnione.

Specyfikacja X. 25, PSTN

Protokół X. 25 odpowiada opisanemu wyżej systemowi transmisji bezpołączeniowej. Obok nazwy sieć z protokołem bezpołączeniowym stosowana jest również nazwa sieć telefoniczna z przełączaniem pakietów (PSTN - Packet Switched Telephone Network) lub sieć pakietowa (PSN - Packet Switched Network). W systemach z transmisją bezpołączeniową nie ma potrzeby wstępnej komunikacji nadajnika i odbiornika, w celu nawiązania łączności między nimi. Z tego względu sieci z protokołami bezpołączeniowymi realizują usługi komunikacyjne znacznie szybciej od sieci z protokołami połączeniowymi. Przykładem protokołu bezpołączeniowego może być IX w sieciach lokalnych z serwerem plików firmy Novell lub protokół TCP/IP w sieci rozległej Internet.

Zasady współpracy stacji sieci rozległych, z protokołem bezpołączeniowym, opisano w rekomendacjach X. 25, międzynarodowej organizacji telekomunikacyjnej CCITT. Do węzła teletransmisyjnego sieci podłączane są urządzenia końcowe do przesyłu danych, jak: komputery, terminale lub koncentratory terminali. W zapisach rekomendacji X. 25 przedstawiono specyfikacje dla:

- urządzeń końcowych do transmisji danych (DTE - Data Terminal Equipment), będących źródłem lub odbiornikiem informacji,

- urządzeń pośredniczących w transmisji (DCE - Data Circuits Equipment), jak modemy, koncentratory, złącza i tym podobne.

Każdemu z wymienionych urządzeń zostaje przypisany numer (adres) węzła do którego jest podłączone oraz numer własny urządzenia. Jeśli na przykład węzeł posiada numer 60 i może zaadresować 16 urządzeń własnych, to numer przykładowego urządzenia jest równy 6015, gdzie dwie pierwsze pozycje odnoszą się do adresu węzła a dwie drugie do adresu urządzenia.

Najprostszym rozwiązaniem realizującym model X. 25 jest komputer osobisty z portem szeregowym (warstwa 1 - fizyczna modelu OSI-7) i oprogramowaniem emulującym (markującym) pracę terminala, tj. realizującym funkcje PAD (dla warstw 2 i 3). Możliwe jest oczywiście zastosowanie bardziej złożonych kart sieciowych. Programy emulujące pracę terminala umożliwiają transmisję plików ze stacji nadającej do odległej stacji odbierającej. Posiadają oprogramowanie z zespołem poleceń służących do nawiązywania połączeń, wysyłania poczty elektronicznej lub korzystania z innych usług. Jedyną informację dodatkową jaką musi uzyskać abonent sieci X. 25 to lista numerów użytkowników.

Specyfikacja X. 25 odnosi się do trzech pierwszych warsw modelu OSI-7, którą ilustruje rys. 3.

Na poziomie warstwy 3 zostają zdefiniowane adresy węzła i komputera w stacji odbierającej. Oprogramowanie emulujące pracę terminala określa również nazwę pliku przeznaczonego do transmisji. Tak zdefiniowane elementy pakietu zostają przeniesione do ramki protokołu HDLC po czym są przepisane do rejestrów układu sprzęgającego. Nadajnik wysyła dane w ramce HDLC. a karty pozostałych komputerów czytają niniejszą formę danych. Gdy jakaś stacja zidentyfikuje swój adres, wtedy do procesora przekazywany jest sygnał czytania danych na magistrali. Po uruchomieniu programu czytania bufora karty następuje wprowadzenie bloku danych do pamięci operacyjnej a następnie na nośnik trwały.

Opisane powyżej funkcje DTE (terminala) i DCE (sieci) są realizowane na wiele różnych sposobów. Koncentrator i system pakietowania danych - PAD, jest niezależnym urządzeniem specjalizowanym lub kartą rozszerzeń standardowego komputera.

X. 25 - zawiera również opis sposobu komutacji pakietów wchodzących do koncentratora terminali. Dla usprawnienia procesu transmisji zdefiniowano zasady przeplotu pakietów pochodzących z różnych terminali koncentratora. Rekomendacje X. 25 opisują zasady i sprzęt systemów transmisji o niewielkich szybkościach przesyłu danych, za pomocą łączy telefonicznych niskiej jakości. W systemach transmisji zgodnych z X. 25, z HDLC zastosowano zgodne zasady detekcji błędów (rys. 3 b).

Na rys. 4 pokazano przykład połączeń z siecią X. 25 różnych systemów komputerowych wyposażonych w różne urządzenia współpracujące z publiczną siecią telekomunikacyjną (PSTN).

Wybrane uzupełnienia dla X. 25

X. 3 - opisuje zasady konwersji/kodowania pakietów w koncentratorze PAD przed ich wprowadzeniem do linii transmisyjnej.

X. 28 - opisuje sposób nawiązywania połączeń z PADem dla transmisji asynchronicznej a dalej, transmisji poprzez sieć PSTN/PSN (Packet Switched Network).

X. 29 - definiuje dodatkowe pola informacyjne (poza danymi zasadniczymi) w transmito- wanych ciągach informacyjnych.

X. 32 - opisuje sposób nawiązywania połączeń z PADem synchronicznym oraz transmisji przez PSTN/PSN. W koncentratorze PAD są gromadzone i przekazywane dane między komunikującymi się lokalnie stacjami (na wejściach do PAD) oraz formowane są pakiety dla ich przesyłu przez linię transmisyjną do odległego węzła.

X. 75 - określa zasady współpracy dwóch rozdzielonych węzłów sieci teletransmisyjnych; interface (protokół) dla bramy (gateway) między dwiema sieciami publicznymi (PSTN) z przełączanymi pakietami.

X. 121 - jest specyfikacją adresów globalnych Adresy stref, adresy krajów oraz adresy węzłów PSTN wewnątrz krajów. Czterocyfrowy adres globalny poprzedza dziesięciocyfrowy adres węzła odbierającego.

CIĄG DALSZY W NASTĘPNYM NUMERZE GU