oldi

Домашние сети на FireWire и USB

Олег Татарников

Основа для домашних сетей будущего

Сеть на IEEE-1394

Сеть на USB

USB to Ethernet (10Base-T) и FireWire to Ethernet (10/100Base-T)

 

PC-Linq — простой перенос файлов с компьютера на компьютер

История развития IEEE-1394 (FireWire)

История развития USB

Конфигурация USB-сети

 

Еще совсем недавно идея объединения домашних компьютеров в локальную сеть многим казалась чересчур экстравагантной. Однако сегодня цены на персональные компьютеры настолько снизились, что многие приобретают для дома второй и даже третий компьютер. И с таким «парком» компьютеров возникают проблемы более серьезные, чем организация семейных боев в DOOM или Quake, — как, например, обратиться к единственному в доме принтеру, модему, общему диску или сменному «супернакопителю» типа Zip.

Актуальность проблемы совместного использования ресурсов не нуждается в особенных доказательствах. Кроме того, у многих имеются портативные компьютеры, на которых приходится работать и дома, и в офисе. Вот тут-то и выручает локальная сеть. Сегодня аппаратные и программные средства для построения домашних сетей пользуются повышенным спросом и представлены в широком ассортименте.

Сетевые комплекты вполне по карману и владельцам домашних компьютеров — конечно, дешевле старого доброго 10-мегабитного Ethernet на 75-омном коаксиальном кабеле пока еще ничего не придумали, однако поскольку речь идет об изделиях для дома или малого офиса, то немаловажным является и удобство использования, и простота инсталляции, и широкая поддержка со стороны различных операционных систем, и даже возможность установки сетевой платы в компьютер (что для ноутбука если иногда и возможно, то, как правило, неоправданно дорого).

Основа для домашних сетей будущего

Еще более десяти лет назад специалисты фирмы Apple поспешили заявить, что к концу XX века новые шины USB (Universal Serial Bus) и FireWire (которая вначале разрабатывалась как высокоскоростной последовательный вариант SCSI) окончательно вытеснят всех конкурентов. USB предназначалась для самой низкоскоростной периферии типа мыши или клавиатуры, а на FireWire предполагалось возложить все остальное. Как мы теперь видим, реализация прогнозов Apple сильно затянулась. Специалисты недооценили инертность рынка компьютеров и комплектующих, наличие огромной массы уже выпущенного железа и человеческую консервативность.

Как универсальные интерфейсы FireWire и USB очень долго оставались исключительно в виде «фантастических» разработок Apple, поэтому и не получали поддержки от производителей периферии. Само название FireWire («огненный провод») принадлежит фирме Apple и может использоваться только для описания ее изделий, а по отношению к таким устройствам на PC принято употреблять термин IEEE-1394 (то есть непосредственно по названию стандарта).

Массовое же распространение эти новинки получили главным образом благодаря следующим событиям:

  • Решение Apple «открыть» стандарт привело к сотрудничеству с заинтересованными в таком проекте разработчиками из Texas Instruments, Stewart Connector, Molex, Adaptec и Western Digital (впоследствии к ним присоединился и пресловутый «голубой гигант» — IBM, представитель которого и возглавил работы над всем проектом).
  • Сразу же после подписания соглашения между Apple и Adaptec представители гиганта бытовой электроники — фирмы Sony — заявили, что упрощенный, четырехпроводной (без питания) вариант FireWire — i.Link будет применен в цифровых видеокамерах нового формата DV (Digital Video). Летом 1995 года к этому соглашению присоединилась еще одна японская фирма — Matsushita, и этот интерфейс начал применяться в области цифровой видеотехники, хотя основным его назначением и областью, в которой он будет совершенствоваться в дальнейшем, были и остаются компьютерные технологии.
  • Шина USB получила широкое распространение благодаря своей дешевизне и мощной поддержке в виде контроллера, встраиваемого непосредственно в чипсеты для материнских плат. При этом уже появился высокоскоростной USB 2.0 (рис. 1), который также будет реализован в виде встроенного в чипсет контроллера (Intel ICH3). К сожалению, слухи о том, что Intel собирается включить в состав своего чипсета встроенный FireWire-контроллер, пока не подтвердились.

Но даже несмотря на почти «поголовное» наличие контроллера, USB-интерфейс долгое время оставался хоть и бесплатной, но бесполезной «игрушкой». А FireWire (он же i.Link, SmartLink или IEEE-1394) «атаковал» компьютеры только со стороны цифрового видео.

Главным сдерживающим фактором было отсутствие поддержки всего допустимого спектра устройств USB и FireWire — как со стороны разработчиков периферии, так и в операционных системах от Microsoft, хотя последняя являлась одним из авторов стандарта USB. И только в Windows 98 появилась, наконец, полная поддержка USB, а далеко не полная реализация возможностей шины FireWire обозначилась лишь в Windows 98 SE. Однако последующие операционные системы (Windows Me и Windows 2000) уже обладают более широкими возможностями по подключению FireWire-устройств.

Сегодня последовательные шины передачи данных USB и FireWire наконец получают должную поддержку со стороны разработчиков различных устройств и все шире начинают использоваться в персональных компьютерах (рис. 2). Так что есть надежда, что они смогут быстро стать как основой для домашних сетей, так и заменой последовательного интерфейса RS-232, параллельного — Centronix, а заодно и внутренних шин PCI и IDE.

Конечно, по сравнению с FireWire, USB выглядит довольно бледно (новый стандарт IEEE-1394 предусматривает синхронную передачу данных со скоростью до 800 Мбит/с), но контроллер USB поставлялся фирмой Intel в составе своих чипсетов начиная с HX, а FireWire существует (за редким исключением) только в виде внешних контроллеров, цена которых, даже с учетом появления дешевых решений от Texas Instruments и Lucent, — от 30 до 70 долл. К тому же если даже Intel все же решится встроить IEEE-1394 в свой чипсет (который при этом станет всего на несколько долларов дороже), то шина USB сможет сохранить свои позиции в качестве дешевого решения для низкоскоростных устройств, поскольку стоимость самой архитектуры и даже шнуров для USB-соединения останется значительно более низкой (цена USB-кабеля — 1,5-2 долл., а FireWire — 15-25 долл.).

В начало В начало

Сеть на IEEE-1394

Фирма Sony одной из первых почувствовала преимущества стандарта IEEE-1394 (быструю передачу данных, масштабируемость, обработку в реальном времени, простоту подключения и низкую стоимость) и активно начала разработку интегральных схем для этого стандарта. Вслед за цифровыми видеокамерами специалисты Sony перешли к разработке решений для персональных компьютеров, цифровых видеомагнитофонов и цифровых приемников спутникового телевидения (STB, Set Top Box), а также для жестких дисков и дисководов CD-ROM и DVD-ROM. Все эти изделия значительно расширяют возможности подключения аудио- и видеоаппаратуры к персональным компьютерам и послужат для создания в недалеком будущем единой домашней аудиовизуальной сети.

Аудио- и видеооборудование, такое как проигрыватели цифровых CD-, MD-, Video CD- и DVD-дисков, цифровые STB и Digital VHS, уже сейчас можно интегрировать с компьютерами и таким образом управлять ими. Из данного оборудования можно составлять системы путем простого соединения устройств друг с другом одним кабелем. После этого с помощью персонального компьютера в качестве контроллера можно совершать следующие действия: записывать с CD-проигрывателя на мини-диск, запоминать цифровые радиопередачи, принятые через STB, вводить цифровое видео в персональный компьютер для последующего монтажа и редактирования. Разумеется, при этом сохраняется возможность и прямого обмена данными между аудио- и видеооборудованием без использования компьютера или, напротив, обмена данными между двумя компьютерами безотносительно к аудио или видео, как в локальных сетях на базе традиционных Ethernet-технологий.

Недавно корпорация NEC объявила о разработке чипа, предназначенного для поддержки аппаратной маршрутизации между двумя сетями на базе IEEE-1394 и обеспечения их взаимодействия в будущих широкополосных домашних мультимедиа-сетях стандарта IEEE-1394. Этот двухпортовый чип оснащен также микропрограммным ПО, которое осуществляет автоматическую конфигурацию сети и позволяет устанавливать соединения с другими сетевыми устройствами, в том числе с устройствами мобильной связи. Таким образом, домашняя сеть может быть расширена за пределы конкретного дома на расстояние до одного километра.

Тем временем фирма Sony продолжает развивать концепцию домашней сети, основанной на стандарте IEEE-1394, и собирается поддерживать разработки, имеющие практическую направленность, выпуском еще более емких, высокоскоростных, компактных компонентов с низким энергопотреблением для широкого диапазона применения и последующей интеграции в системные чипсеты. Сегодня Sony демонстрирует все новые образцы бытовой электроники, способные образовывать домашнюю сеть на базе IEEE-1394 (в варианте Sony — i.Link). Вся эта архитектура носит гордое название Home Audio/Video Interoperability (HAVi). Похоже, усилиями Sony скоро мы действительно будем жить если и не в цифровом доме, то по крайней мере в цифровой квартире.

В общем, стандарт IEEE-1394, привлекающий все больше внимания не только изготовителей аудио- и видеоустройств, но и разработчиков оборудования для персональных компьютеров, без сомнения, вскоре станет новым сетевым стандартом, приближающим грядущую цифровую эпоху.

В вышедшей осенью 2000 года операционной системе Microsoft Windows Millennium Edition впервые появилась встроенная поддержка локальных сетей на базе контроллеров IEEE-1394. Такая сеть имеет скорость передачи данных в 4 раза большую, чем Fast Ethernet, и очень удобна для дома или малого офиса. Единственное неудобство при построении такой сети заключается в малой предельной длине одного сегмента (длина кабеля до 4,2 м). Для устранения подобного недостатка выпускаются усилители сигнала — репитеры, или размножители-концентраторы на несколько портов (до 27).

Однако давайте перейдем к практической части. Первое, что нам понадобится, — это IEEE-1394-контроллер (рис. 3). В продаже имеется довольно большое количество контроллеров от разных производителей на различных вариантах схемотехники. Для работы под Windows Me необходимы контроллеры, совместимые со стандартом OHCI (Open Host Controller Interface).

Самые дешевые FireWire-контроллеры производятся на чипе от фирмы Lucent Technologies — 35-45 долл. (FireWire-контроллеры на чипсете от фирмы Texas Instruments — 50-70 долл.).

Установка такого контроллера очень проста: все необходимое имеется в самой операционной системе — Windows Me. Вам необходимо только вставить диск с дистрибутивом системы и, если потребуется, инсталлировать все компоненты сети.

Контроллер FireWire обычно делит прерывание с контроллером USB, но конфликты не возникают даже при их одновременной работе.

Теперь вам нужны соединительные кабели IEEE-1394 (рис. 4), которые, в свою очередь, тоже не очень дешевы — 15-25 долл. Подобная цена объясняется тем, что используемые частоты и скорости требуют высококачественных соединений. В FireWire используется два типа разъемов: 6-контактные (с питанием от шины) и 4-контактные (последние, как правило, применяются на видеоаппаратуре). Большинство компьютерных устройств рассчитано на подключение по 6-проводному кабелю. Если при построении вашей сети вы превысите 4,5-метровый лимит, то вам понадобятся еще и FireWire-репитеры (рис. 5), а для объединения большего количества устройств (до 63 на одном бридже, или мосту) нужны FireWire-концентраторы (рис. 6). Цена таких устройств — от 30 до 80 долл.

Итак, как мы видим, наряду с высокой скоростью передачи данных и удобством подключения FireWire-устройств у данной сети сохраняется и ряд недостатков. Во-первых, это ее довольно высокая цена, а во-вторых, — недостаточная на сегодняшний день поддержка со стороны Microsoft для того, чтобы связать различные компьютеры в единую сеть. Однако высокий потенциал такой сети, особенно в том, что касается работы с видеоизображением и другой мультимедийной информацией под управлением Windows Me, делает ее исключительно перспективной для будущих применений.

В начало В начало

Сеть на USB

С точки зрения производительности и функциональных возможностей средства для построения домашних сетей с использованием USB-интерфейса значительно отличаются друг от друга. Если сеть вам нужна только для обмена файлами, вы можете воспользоваться простым и дешевым кабелем для соединения двух компьютеров через USB-порты наподобие нуль-модемного (рис. 7). Скорость передачи данных у такого кабеля довольно высокая; он подсоединяется к любому современному компьютеру, имеющему USB-порт, однако набор функций и возможностей у подобного устройства весьма беден.

Рассмотрим простейшие кабели на одночиповых USB-трансиверах: Quick-Link (на базе чипа PL-2301 Usb to Usb Bridge Controller фирмы Prolific Technology,http://www.pclinq.com/) и EZ-Link USB-шнур с чипом фирмы AnchorChips (http://www.ezlinkusb.com/).

В таких кабелях главное — минимальные размеры встроенной элементной базы, простота инсталляции и удобство доступа с одного компьютера на другой по USB-интерфейсу.

Кроме того:

  • обеспечивается максимальная скорость передачи — до 8 Мбит/с;
  • полностью поддерживается стандарт USB 1.1;
  • поддерживаются PnP-стандарты операционных систем Windows 95 OSR 2.1 (USB 1214), Windows 98/Me и Windows 2000, а также такие системные средства, как Power Management (suspend и wake-up);
  • обеспечиваются синхронизация при передаче файлов и согласование атрибутов.

Как правило, в комплекты поставки для таких кабелей входят простейшие программы (см. врезку «PC-Linq — простой перенос файлов с компьютера на компьютер»), которые не требуют даже перезагрузки операционной системы после подключения и инсталляции и чрезвычайно просты в работе. Таким образом, если вам требуется, например, просто перенести файлы со своего ноутбука (или с мобильного компьютера с Windows CE), то лучшего решения не найти.

Если же сеть вам нужна не только для совместной работы с файлами и принтерами, но и для решения более сложных задач, то вам понадобится более сложная система — это будет уже PC-Linq/Net-трансивер (на базе чипа PL-2302 Usb to Usb Network Bridge Controller фирмы Prolific Technology) или Link 200 с чипом фирмы AnchorChips. Такие устройства позволят вам организовать на основе USB-портов настоящую одноранговую сеть, в которую можно объединить до 17 компьютеров. При создании сети из нескольких компьютеров используется топология типа «звезда». Если рассматривать ее с точки зрения программного обеспечения, то один компьютер — как правило, тот, к которому подключен USB-концентратор, — выполняет роль управляющего, а остальные как бы находятся под его управлением. Сеть на основе USB-трансиверов имеет свою внутреннюю структуру из собственных цифровых имен (не забудьте проследить, чтобы они были разными) и через драйверы, которые являются бриджами (мостами) и подключаются к обычной сети. Естественно, при этом можно совместно использовать принтеры и любую другую периферию, как и в обычной локальной сети на базе Ethernet-адаптеров. Очень удобно, например, таким образом подключать по USB-порту портативный компьютер к корпоративной сети (у фирмы Prolific Technology есть на этот случай и специальное решение для Windows CE 2.0). Для этого потребуется лишь наличие на компьютере, подключенном к корпоративной сети, свободного USB-порта. В такой конфигурации настольный компьютер используется как шлюз между корпоративной и USB-сетями.

Как и для всех USB-устройств, инсталляция такой системы очень проста. Если на вашем компьютере до этого не была установлена сеть, то вам придется ее настроить. Установка протоколов и их параметров происходит как для обычного сетевого адаптера. Однако в любом случае (в отличие от предыдущего варианта) после установки драйверов вам необходимо будет перегрузить компьютер и только после этого подключить кабель к свободному USB-порту.

Но следует помнить: по умолчанию на каждый компьютер драйверы устанавливаются в виде так называемых бриджей, или мостов, как для управляющего компьютера, а в сети может быть только один такой компьютер (при инсталляции вы увидите соответствующее предупреждение). Поэтому нужно выбрать из них тот, который будет основным, а на остальных аккуратно удалить из свойств сети следующие строчки: «USB-USB Network Bridge -> …» (см. врезку «Конфигурация USB-сети»).

Работа с сетью на основе таких USB-трансиверов полностью идентична работе с традиционной локальной сетью: вы можете подключать принтеры, сетевые диски и другие сетевые ресурсы. Скорость передачи данных по такой сети невелика (около 0,5 Мбайт/с, то есть на уровне 10-Мбит/c Ethernet), но для домашних целей вполне достаточно. Можно работать по протоколу TCP/IP или играть в сетевые игры под IPX.

Таким образом, данное решение обеспечивает:

  • построение полнофункциональной одноранговой локальной сети для дома или даже для небольшого офиса при минимальных затратах;
  • стандартный интерфейс Windows Explorer;
  • скорость передачи данных около 5 Мбит/с;
  • объединение в сеть до 17 компьютеров;
  • поддержку стандартных протоколов TCP/IP, NetBEUI, IPX/SPX;
  • полную поддержку стандарта USB 1.1;
  • поддержку PnP-стандартов операционных систем Windows 95 OSR 2.1 (USB 1214), Windows 98/Me и Windows 2000, а также таких системных средств, как Power Management (suspend и wake-up).

Конечно, для соединения двух компьютеров стоимость подобной «сети» действительно минимальна — нужно заплатить всего лишь 20-30 долл. за специальный кабель! Однако в случае большого числа компьютеров вам понадобится еще и USB-концентратор на нужное число портов (правда, он тоже недорогой) плюс соответственно по кабелю на каждый компьютер.

Таким образом, описанные USB-средства являются идеальным решением для объединения в сеть современных настольных и портативных компьютеров, с которыми вы работаете как в офисе, так и дома. Подключаемый к порту USB-кабель обеспечивает достаточно высокую пропускную способность комплекта, хотя и ограничивает расстояние между компьютерами 5-10 м, а это значит, что все узлы сети могут быть размещены только в одной комнате.

В начало В начало

USB to Ethernet (10Base-T) и FireWire to Ethernet (10/100Base-T)

Естественно, что по таким показателям, как производительность и помехоустойчивость, традиционные устройства на основе технологии Ethernet до сих пор лидируют. И в то же время решения на базе современных альтернативных технологий оказались довольно привлекательными. Собственно говоря, вряд ли целесообразно создавать чрезмерно большую сеть на основе USB или FireWire, а вот в домашних условиях или даже в маленьком офисе она может оказаться идеальной.

Для того чтобы обеспечить возможность интегрировать такую сеть в 10/100 Мбит/с Ethernet, выпускаются специальные адаптеры, причем как для шины USB, так и для FireWire. Они предназначены для подключения компьютера к сети Ethernet по витой паре через соответствующую шину (FireWire или USB):

  • Shark Multimedia’s Pocket Ethernet Adapter;
  • Belkin — USB to EtherNet Adaptors (10Base-T);
  • Kingston (3Com) USB Network Interface — рис. 7;
  • OrangeLink (FireWire 1394 + Ethernet).

Об этих и других устройствах для дома и малого офиса вы можете прочитать в материалах корпоративных ассоциаций USBStuff (http://www.usbstuff.com/) или homepna.org (http://www.homepna.org/), которые заняты разработкой единого стандарта сетевых средств для дома и офиса на базе телефонных линий. Цели этих ассоциаций — способствовать появлению на массовом рынке простых в использовании и совместимых друг с другом сетевых продуктов, соответствующих требованиям стандартов.

КомпьютерПресс 4'2001