Глава 3 Протоколы и стандарты

Маленькое устройство для большого общения

В наше время неограниченного выбора средств общения иногда начинаешь завидовать пользователям компьютеров 70-х годов, когда доминировала операционная система UNIX, в которую коммуникационные возможности были встроены. У каждого компьютера был администратор, решавший проблемы подключения ЭВМ к глобальным и локальным сетям, а рядовой пользователь мог с одинаковой легкостью отправить письмо как сотруднику соседнего отдела, так и на другое побережье США.

Появление и широкое распространение персональных компьютеров привело к тому, что теперь все эти проблемы ложатся на пользователя: он должен вначале осознать, что, собственно, ему нужно, подобрать необходимое программное обеспечение, приобрести модем и, наконец, научиться всем этим управлять.

Без модема компьютер уже не компьютер, а в лучшем случае его половина. Владелец модема может подключиться к какой-либо из глобальных сетей и получать новости в день их появления, обмениваться почтой с людьми, живущими в любой точке земного шара, а также получать огромное количество распространяющегося по этим каналам бесплатного и условно-бесплатного программного обеспечения. За подключение к сетям, входящим в систему Internet необходимо платить, пользование же достаточно распространенной сетью FidoNet, согласно ее уставу, бесплатно. Не следует также сбрасывать со счетов огромное количество так называемых BBS (в переводе это электронная доска объявлений, хотя найти'на ней можно и многое другое), использование которых позволяет легко общаться с большим количеством людей.

Допустим, вы написали в свободное время, не для заработка, какую-либо интересную программу и хотите предоставить ее всем желающим, или вы пишете книгу и хотите до публикации проверить реакцию потенциальных читателей на нее, да мало ли что может понадобиться. В любом из этих случаев можно выложить свое "творение" на одну или несколько станций с соответствующим уведомлением других пользователей.

В последнее время все большую популярность получает идея "домашнего офиса". Ее суть заключается в том, что сотрудник организации может при желании приезжать на работу не каждый день, а по необходимости: Звучит это весьма соблазнительно, но осуществимо только при одном условии:

если у сотрудника дома имеется компьютер и модем. В этом случае он может с помощью программ для удаленного доступа присоединиться к локальной сети предприятия и держать оперативную связь с фирмой. И даже если его работа требует контактов с другими компаниями, он может осуществлять связь с ними не выходя из дома, так как большинство крупных организаций уже подключено к одной из сетей, оценив удобство этого вида коммуникаций. Кроме того, практически все выпускаемые в последние годы модемы поддерживают прием и отправку факсимильных сообщений.

Появление устройств этого класса вызвано следующим:

когда понадобилось передавать данные на большие расстояния, перед разработчиками аппаратного обеспечения встала альтернатива — прокладывать особые кабели (как при построении локальных сетей) или использовать телефонную сеть, распространившуюся к тому времени по всему миру. Само собой разумеется, что последнее решение гораздо дешевле. Однако возникла другая проблема: телефонные линии рассчитаны на передачу аналоговых сигналов, а вычислительная техника, как правило, использует дискретный сигнал. Бурное развитие цифровых телефонных сетей (ISDN) началось только сейчас, и пройдет еще немало лет, пока они вытеснят классические аналоговые кабели. Таким образом, требовалось создать два устройства: первое, способное преобразовывать цифровой сигнал в аналоговый (модуляция), и второе, решающее обратную задачу (демодуляция).

Стандарты

Для того, чтобы использовать все созданное к настоящему времени коммуникационное программное обеспечение, необходимо иметь модем, поддерживающий эти команды, иначе можно оказаться в положении владельцев модемов Lexand 2400, вынужденных применять специально разработанные приложения.

Стандарты низкого уровня регламентируют скорость передачи данных, а также протоколы коррекции ошибок и сжатия информации. Сегодня существует множество международных и внутрифирменных стандартов. Трудно поверить, но всего десять лет назад скорость передачи данных 300 бит в секунду считалась вполне достаточной и даже высокой. Соединение на данной скорости регламентировалось двумя не совместимыми друг с другом стандартами: CCITT V.21 и Bell 103. Сейчас, первый из них используется только на этапе установления соединения, а второй вообще вышел из употребления. Затем появились стандарты CCITT V.22 и Bell 212А, сохранившие совместимость со своими предшественниками, но за счет изменения методов модуляции повысившие регламентируемую скорость до 1200 бит в секунду. Стандарт V.22bis позволил увеличить скорость передачи данных до 2400 бит/с. Модемы этого типа до сих пор распространены в мире, однако, несмотря на невысокую цену (порядка 20-30 долларов) их покупка не оправдана, из-за низкой скорости работы: в большинстве глобальных сетей приходится платить именно за время соединения, так что экономия на модеме влетит в копеечку уже за пару недель эксплуатации. Сеть FidoNet хоть и бесплатна, но ее узлы с большой неохотой берут "пойнтов" (нижний уровень иерархии пользователей FidoNet) с такими модемами, так что единственное, что остается, это BBS, хотя и на них имеются лимиты времени, которые не позволят владельцу модема с протоколом V.22bis переписать что-нибудь серьезное. (Именно поэтому в приведенных таблицах вы не найдете ни одной модели, ограниченной этим стандартом, более того — при проведении тестов соединение на скорости 2400 бит/с или ниже соединением не считалось.) Кстати, большинство модемов, производимых в СССР, относилось именно к этому классу. Введение стандартов ССГГТ V.32 и V.32bis повысило максимальную скорость передачи данных сначала до 9600 бит/с, а затем до 14400 бит/с.

Протоколы

Скорость работы модема можно также увеличить, применяя методы сжатия данных и автоматической коррекции ошибок. Суть сжатия информации заключается в том, что символы, часто встречающиеся в передаваемом блоке, кодируются цепочками битов меньшей длины, чем редко встречающиеся. Кроме того, кодируются длинные цепочки одинаковых символов. В совокупности это позволяет сжать текстовые файлы до 35% их исходной длины. Однако, следует учесть, что если данные изначально не содержали избыточной информации, или содержали, но перед пересылкой были сжаты одним из архиваторов (например, TAR или PKZIP), то дополнительного увеличения эффективности, за счет сжатия данных, модема не происходит — даже наоборот, объем передаваемой информации может увеличиться. До последнего времени наиболее распространенными стандартами в этой сфере были десять протоколов MNP (Microcom Network Protocols), семь из которых являлись протоколами коррекции ошибок, а три определяли способы компрессии данных (см. врезку). MNP1 обеспечивает коррекцию ошибок, предназначен для модемов, передающих информацию в асинхронном полудуплексном режиме. (В полудуплексном режиме данные передаются не одновременно в двух направлениях, как в дуплексном, а поочередно). Это самый простои из протоколов MNP, однако вследствие его малой эффективности большинство современных модемов с аппаратной реализацией коррекции ошибок его не поддерживают. MNP2 — протокол коррекции ошибок,

поддерживающий асинхронный дуплексный метод передачи

данных. MNP3 — практически идентичен протоколу MNP2, но,

в отличие от него, поддерживающий не асинхронный, а

синхронный дуплексный метод передачи между модемами. Собственно, слово "синхронный" звучит несколько некорректно:

модем с компьютером всегда обмениваются данными в асинхронном режиме; но при синхронном методе передачи

данных из передаваемой компьютером информации удаляются старт/стопные биты, а получившийся сплошной поток данных передается удаленному модему уже с синхронизацией. MNP4 — поддерживает синхронный дуплексный метод передачи

информации, обеспечивает большую эффективность, чем протоколы MNP2 и MNP3, может менять размер блоков передаваемых данных при изменении числа ошибок на линии (При увеличении числа ошибок размер блоков уменьшается, повышая вероятность успешного прохождения отдельных

блоков). MNP5 — протокол, использующий простой метод

сжатия передаваемой информации. Именно он стал наиболее распространенным в модемах, работающих на максимальной скорости 2400 бит в секунду. Для коррекции ошибок

используется MNP4. MNP6 — дополняет протокол MNP4 автоматическим переключением между дуплексным и полудуплексным режимами в зависимости от типа передаваемой информации, обеспечивает совместимость с протоколом CCITT

V.29 (стандарт на передачу факсимильных сообщений на

скорости 7200 и 9600 бит/с). Создание этого протокола было вызвано появлением факсмодемов, имеющих свои особенности (например: все протоколы факсимильных аппаратов группы 3, к которым относятся и факсмодемы, являются полудуплексными, то есть, в отличие от модемов, факсам не нужно сразу и передавать, и принимать сообщение). MNP7 — дальнейшее развитие протокола MNP5, использует более эффективный метод сжатия данных. MNP9 — аналогичен протоколу MNP7, но дополнительно учитывает рекомендацию CCITT V.32bis, что обеспечивает совместимость с низкоскоростными модемами. MNP10 — предназначен для связи по сильно "зашумленным" каналам, таким, как линии сотовой связи, международные или сельские линии. Стабильность работы достигается за счет многократного повторения попытки установить связь, изменения размера пакетов и даже динамического изменения протокола соединения (например, модемы связались по спецификации V.32terbo, затем, из-за ухудшения условий связи, произошел переход на V.32, а когда помехи исчезли — на V.32bis, а потом и V.34).

Высокоскоростные протоколы

V.fast/V.FC (fast class)

Фирменный протокол фирмы Rockwell, поддерживающий скорости 14400-28800. Благодаря наличию специализированного модемного набора микросхем для V.FC многие фирмы давно уже выпускают модемы с поддержкой V.FC или производят апгрейд своей продукции путем замены чипсета на плате модема. V.FC поддержан в модели USR с целью совместимости с миллионным парком модемов V.FC в мире, поскольку при наличии V.34 целесообразно работать именно на нем.

V.32terbo

Протокол фирмы AT&T, являющийся фирменным расширением стандарта V.32bis. Допускает работу на скоростях 4800-19200. V.32terbo, как и протокол ZyX фирмы ZyXEL, является расширением стандарта V.32bis, только в другом направлении. Благодаря тому, что AT&T не спрятали спецификацию протокола, как это сделал ZyXEL, а сделали ее публичным достоянием, на сегодня на рынке много модемов разных производителей, имеющих протокол V.32terbo. Если не считать новых стандартов V.34 и V.FC, то V.32terbo является наиболее скоростным из всех протоколов, на котором обеспечивается совместимость модемов разных производителей. Корпорация USRobotics развила этот протокол еще дальше, и при работе с себе подобными, модемы серии Courier позволяют работать на V.32terbo со скоростью до 21600 bps-

V.32bis

До недавнего времени это был самый последний скоростной протокол, который являлся промышленным стандартом. Если говорилось, что модем работает на скоростях до 14400, то подразумевалось, что он использует именно этот протокол для работы. Протокол хорош при работе на хороших и средних линиях, но если Вам не повезло, и нет возможности поменять номер (АТС, место жительства, страну проживания), то при работе на V.32bis могут быть проблемы. В частности, он очень неустойчив, если на линии периодически возникает треск или имеется тихий, но сплошной шум. В случае шума, протокол просто не даст вам скорости, обеспечивая каких-нибудь 200-300 cps (символов в секунду) при работе на любой скорости от 4800 до 14400 вместо положенных 1600 на 14400. В случае же тресков, он имеет довольно большую вероятность просто слететь с линии по причине невозможности выполнить пересогласование контуров приема-передачи (retrain). Кроме того, есть ряд линий, где V.32bis не работает вообще. Достаточно распространенное кое-где мнение о том, что скоростные протоколы на наших плохих линиях, практически, неработоспособны, связано именно с этими проблемами V.32bis. Кстати, протокол ZyX, который является простым расширением V.32bis до 19200, как и V.32terbo, также не поможет на таких линиях. Есть еще протокол PEP (TurboPEP) фирмы Telebit, сравнимый по устойчивости с HST, но самые дешевые модемы Telebit стоят $800 в Москве, и к тому же фирма отказалась поддерживать PEP в новых моделях в пользу протокола V.34.

HST (High Speed Technology)

В тех случаях, где не работают другие протоколы, кроме 2400, но Вы не можете позволить себе оплачивать низкое качество наших телефонных линий, да еще и в виде оплаты междугородной и/или абонентской платы за повременные сервисы таких сетей, как Internet, протокол HST — спасение для Вас. С этим утверждением не спорит никто из тех, кто хотя бы раз видел его работу на тех линиях, где V.32bis или не соединяется вообще, или слетает в течение одной-двух минут. HST (High Speed Technology) — это фирменный протокол, разработанный фирмой USRobotics специально для обеспечения высокой скорости и надежности при работе на самых плохих телефонных линиях. В условиях нашей страны это особенно актуально: далеко не у всех, линии позволяют работать на других протоколах, например, V.32bis. Тем, кто впервые увидел работу HST на 16800 (до 2000 cps в идеальном случае) там, где раньше связь была возможна только на 2400 (150-220 cps), a выше просто не удавалось соединиться, кажется невероятным увидеть на той же самой линии CONNECT l6800/Arq/Hst/Hst/V42bis, и получить при этом скорость 1000-1500-1900 cps. Если Вы слышали, с каким трудом происходит порой соединение на скоростях от 4800 и выше на других протоколах (ZyX, V.32bis), то Вы будете удивлены скорости коннекта на HST: это всего лишь 5-7 секунд в отличие от 12-15 и больше на V.32bis. При этом, основным критерием качества линии является работоспособность на ней протокола V.22bis (2400). Если 2400 работает, то на HST вы всегда получите CONNECT 16800 и cps не менее 800-1000, а, как правило, даже выше. Дополнительный плюс — это крайне быстрая процедура пересогласования схем модемов при изменении параметров линии (т.н. ретрейн). На V.32bis ретрейн занимает порядка 8-12 секунд (это если только он прошел с первого раза). Технология Quick Retrain фирмы USR позволяет при работе с ASL сократить это время до пары секунд при работе на V.32bis. В случае же HST, фирма пошла еще дальше: ретрейн на HST занимает всего четверть (0.25) секунды! При этом протокол почти никогда не обрывается, один раз соединившись, что крайне полезно при междугородних и международных звонках, всегда даст свою скорость. В сочетании с почти стопроцентной соединяемостью это делает HST тем самым протоколом, без которого работа на не самых лучших линиях становится невозможной. У Вас больше не будет никаких надоедающих ретрейнов, никаких обрывов и никаких проблем. Если Вам действительно нужна высокая надежность и скорость, то HST — это протокол для Вас. Но за все надо платить. Модемы серии Courier отличаются от аналогичных из серии Sportster в основном именно наличием этого фирменного протокола и ASL (ну, и еще рядом особенностей вроде способности работы на выделенной линии и т.п.). И это оценено в виде троекратной разницы в цене. К счастью, есть еще одна возможность получить HST за гораздо меньшую стоимость, чем покупая дорогой Courier V.34 HST DS ($770-790 в Москве, $830 в СПб, $880 по Украине). Об этом см. ниже о возможности апгрейда.

V.42bis, MNP5

Обычно при разговоре под V.42bis понимают совокупность двух независимых протоколов V.42 и V.42bis. V.42 — это протокол автоматической коррекции ошибок при передаче. V.42bis — это протокол динамического сжатия данных, "на лету" при передаче их через модем с целью повышения эффективной производительности. Обеспечивается сжатие до 4-х раз. MNP4 и MNP5 аналогичны V.42 и V.42bis: это методы коррекции ошибок и сжатия до двух раз соответственно. Обычно также поддерживаются большинством модемов. Уровни MNP ниже 4 редко используются практически, а выше 5 реализованы только в немногих модемах.

ASL, QC, QR

ASL (Adaptive Speed Leveling) — это запатентованное фирмой USRobotics расширение протокола V.32bis, направленное на повышение производительности работы в условиях изменяющегося качества линии. Помимо таких стандартных средств, как fall-back и fall-forward (то есть, автоматического понижения и повышения скорости связи при изменении состояния линии; кстати, модемы серии Sportster умеют только снижать скорость, но не повышать ее) ASL включает в себя такие возможности, как Quick Connect (QC), Quick Retrain (QR) и независимую подстройку скоростей в каналах приема-передачи. QC и QR обеспечивают установление связи между двумя модемами за 5 секунд, в отличие от 12-15 при обычной процедуре коннекта. Если сам коннект (собственно, установление соединения после дозвона) еще можно подождать, то особенно заметно неудобство протокола V.32bis при наличии периодических шумов в линии, вызывающих частые или постоянные ретрейны. В этом случае, разница по длительности в 8 или 2 секунды соответственно без и с ASL при многократном повторении становится уже заметной и потеря времени на ретрейны способна значительно снизить суммарную производительность передачи данных. Независимая подстройка скоростей в каналах приема-передачи — вторая основная особенность технологии ASL. Большинство телефонных линий несимметричны по качеству. В частности, бывает так, что в одном направлении модем способен работать на 14400, а в другом — только на 4800. Все модемы в такой ситуации свяжутся на минимально возможной, а именно 4800. Исключением является модемы серии Courier with ASL: они в такой ситуации допускают работу на разных скоростях в разных направлениях: 14400 в одном и 4800 в другом. Если направление с лучшим качеством совпадает с основным потоком передаваемых данных, то Вы получаете значительное сокращение времени передачи.